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Hintergrund der Erfindung:
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[Technisches Gebiet]
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung
für Direkteinspritzung
und eine Brennkraftmaschine, an der diese Kraftstoffeinspritzeinrichtung
für Direkteinspritzung angebracht
ist, auf eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung, die einen Kraftstoffsprühstrahl
mit hervorragender Entzündungseigenschaft
und hervorragender Verbrennungseigenschaft bildet, und eine Brennkraftmaschine,
an der diese Kraftstoffeinspritzeinrichtung angebracht ist, sowie
auf eine Einspritzeinrichtungsstruktur des Kraftstoffverwirbelungstyps,
die Kraftstoff direkt in eine Verbrennungskammer einer Brennkraftmaschine
des Kraftstoffeinspritzeinrichtungstyps mit Direkteinspritzung einspritzt,
und eine Brennkraftmaschine, an der diese Kraftstoffeinspritzeinrichtungsstruktur
angebracht ist.
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[Stand der Technik]
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Gegenüber einer
in eine Lufteinlassleitung eingebauten Kraftstoffeinspritzvorrichtung,
bei der Kraftstoff in eine Lufteinlassleitung einer Brennkraftmaschine
eingespritzt wird, ist eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit Direkteinspritzung,
bei der Kraftstoff direkt in eine Verbrennungskammer gespritzt wird,
bekannt.
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Eine
Brennkraftmaschine mit Benzindirekteinspritzung, wie sie oben angeführt worden
ist, ist in der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. Hei 6-146886
offenbart. Nach diesem Dokument wird aufgrund einer Konstruktion,
bei der die Einbauposition einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung berücksichtigt
wird, und entspre chend einer Lufteinlassöffnung zum Ausbreiten in einen
oberen Abschnitt von einer Lufteinlassöffnung aus eines längswärts verwirbelten
Lufteinlassstroms (eines Taumelstroms) in eine Verbrennungskammer
unter Verwendung eines Kraftstoffs, der magerer ist als ein theoretisches
Kraftstoff-Luft-Gemisch, eine Magerverbrennung stabil ausgeführt und
der Kraftstoffverbrauch gesenkt.
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Ferner
offenbart die japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr.
Hei 8-42427 eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung, bei der ein Ausflussöffnungsrand
eines Düsenelements
mit einer zweidimensionalen Krümmungsfläche ausgebildet
ist, die zu einer Ventilkörper-Achsenlinie senkrecht
ist, wobei ein flacher Sprühstrahl
mit einem elliptischen Querschnitt erzeugt wird und die Kraftstoffanhaftung an
dem Lufteinlassventil verhindert wird.
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In
dem oben angeführten
Stand der Technik wird die Sprühstrahlform
oder die Einspritzstruktur, durch die die Entzündungseigenschaft (Zündwilligkeit)
und die Verbrennungseigenschaft (die Verringerung der Abgabemenge
an unverbranntem Gas) jeweils verbessert werden können, nicht
vollständig
in Betracht gezogen. Die Mittel zum Erzeugen eines Sprühstrahls,
der in einem Zustand, in dem die Rohpartikel des Sprühstrahls
verkleinert sind, eine Querschnittsform aufweist, die an eine Maschine
und Vorrichtung mit Zylinderkolbenform und Hohlraumform angepasst
sind, sind nämlich
nicht ausführlich
untersucht worden.
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Um
den Sprühstrahl,
der entsprechend der Kraftstoffeinspritzeinrichtung eingespritzt
wird, zu optimieren, müssen
folgende Charakteristika berücksichtigt
werden. Ein erstes Charakteristikum sind die Elemente: Sprühstrahlform,
Sprühstrahl-Streuwinkel und
Reichweite des Sprühstrahls.
Ein zweites Charakteristikum ist der Sprühstrahl-Partikeldurchmesser, wobei es zur Verbesserung
der Gleichförmigkeit der
Verteilung der Sprühstrahl-Partikeldurchmesser erforderlich
ist, die Anzahl von Sprühstrahlpartikeln mit
großem
Durchmesser soweit wie möglich
zu verringern. Ein drittes Charakteristikum ist die Sprühstrahlstruktur,
wobei es erforderlich ist, die räumliche Verteilung
der gesprühten
Kraftstoffpartikel richtig zu gestalten.
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Die
Erfinder der vorliegenden Erfindung haben den Zusammenhang, welchen
Bezug gemäß der experimentellen
Analyse die oben angeführten Sprühstrahleigenschaften
auf die Verbrennungseigenschaft der Brennkraftmaschine haben, untersucht.
Als Ergebnis sind die folgenden Tatsachen deutlich geworden. Zur
Verbesserung der Entzündungseigenschaft
ist es wirksam, einen Großteil
der Kraftstoffpartikelverteilung in die Nähe einer Zündkerze zu legen und die Verteilung
des Kraftstoff-Luft-Gemischs in Richtung der Zündkerze zu konzentrieren.
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Zum
anderen verbessert sich dann, wenn die Kraftstoffpartikelverteilung
in Richtung des Kolbens geschwächt
wird und die Tendenz zu einer Verringerung von unverbrannten Gaskomponenten
(HC, CO) des Kraftstoffs besteht, die Verbrennungseigenschaft.
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EP 0 310 819 offenbart eine
Struktur eines Einspritzventils, das einen perforierten Körper umfasst,
der an der Bodenseite des Einspritzventils angebracht ist. Der perforierte
Körper
besitzt mehrere Ausstoßöffnungen,
die aufgrund der Geometrie die Menge an hindurch fließendem Kraftstoff
proportionieren und den eingespritzten Kraftstoffstrahl ausrichten.
Der perforierte Körper
soll eine einfache Regulierung der Größe der Ausstoßöffnungen
erlauben.
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In
US 5.346.137 ist ein Kraftstoffeinspritzventil
gezeigt, das einen unterteilenden Abschnitt besitzt, der von der
oberen Stirnfläche
der Einspritzdüse
vorsteht. Das unterteilende Teil ist durch Wände gebildet, die im Wesentlichen
parallel zueinander sind, wobei eine Kraftstoffeinspritzöffnung dazwischen
gesetzt ist und gekrümmte
Wände vorhanden sind,
die mit den parallelen Wänden
verbunden sind und einen Durchmesser besitzen, der größer als
jener der Kraftstoffeinspritzöffnung
ist. Die Wände
erstrecken sich von der Düse
in Richtung der Ventilachse. Der Zweck des unterteilenden Teils
ist das Aufteilen von Kraftstoff, um die aufgeteilten Kraftstoffmengen
auszugleichen und den eingespritzten Kraftstoff mit hoher Genauigkeit
zu feinen Partikeln zu zerstäuben.
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DE 44 05 921 A1 zeigt
eine Einspritzdüse
mit einer Ablenkvorrichtung, die eine Ausflussöffnung der Düse teilweise
oder vollständig
umgibt. Die Ablenkvorrichtung ist vorgesehen, um einen drehsymmetrischen
Kraftstoffstrahl, der aus der Düse
herausströmt,
in der Weise abzulenken, dass der Kraftstoff innerhalb der Verbrennungskammer
des Motors gleichmäßig verteilt
wird.
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Zusammenfassung der Erfindung:
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Eine
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung
für Direkteinspritzung und
eine Brennkraftmaschine, an der die Kraftstoffeinspritzeinrichtung
angebracht ist, zu schaffen, bei der ein Kraftstoffsprühnebel gebildet
werden kann, der geeignet ist, die Abgabemenge an unverbrannten Gaskomponenten
des Kraftstoffs zu verringern.
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Um
die oben genannte Aufgabe zu lösen,
ist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs
1 vorgesehen. An einem Ausflussöffnungsrand
eines Düsenelements
einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung öffnet sich teilweise eine Einschnürung eines
Sprühflusses,
die eine Mittelachsenlinie der Ausflussöffnung und ferner eine zur
Mittelachsenlinie der Kraftstoffeinspritzeinrichtung parallele ebene
Fläche
als Abgrenzung umfasst; auf einer Seite ist die Sprühmenge groß und auf
der anderen klein gehalten; der Sprühwinkel ist in der zur ebenen
Fläche
parallelen Richtung groß und
in der zur ebenen Fläche
senkrechten Richtung klein; es wird also ein flacher, geneigter
Sprühstrahl
gebildet.
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Konkret
ist an einer Düsenstirnfläche, in
der eine Auslassöffnungsfläche der
Ausflussöffnung
ausgebildet ist, eine V-Rille entsprechend zwei Neigungsflächen, die
unter einem beliebigen Winkel zur Mittelachsenlinie der Ausflussöffnung geneigt
sind, oder eine ausgesparte, im Wesentlichen abgestufte, rechtwinklige
Rille mit verschiedenen Ausschnitttiefen gebildet.
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Im
Ergebnis kann sich die Einschnürung
des Sprühstrahlstroms
in einer Rillenrichtung öffnen
und wird seitens eines großen
Neigungswinkels oder seitens einer rechtwinkligen Rille mit einer
tiefen Ausschnitttiefe die Sprühmenge
groß,
jedoch seitens eines kleinen Neigungswinkels oder seitens einer rechtwinkligen
Rille mit einer flachen Ausschnitttiefe die Sprühmenge klein; es wird also
ein flacher, geneigter Sprühstrahl
gebildet.
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Damit
der Sprühstrahl
die Zündvorrichtung direkt
erreicht oder der Sprühstrahl
die Zündvorrichtung
entsprechend der Einleitung durch den am Kolben gebildeten Hohlraum
erreicht, kann der Sprühwinkel
eingestellt werden, womit es möglich
ist, die gute Zündeigenschaft
der Brennkraftmaschine zu erreichen und die Abgabemenge an unverbrannten Gaskomponenten
der Verbrennung zu verringern.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung:
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1 ist
eine Querschnittansicht, die eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung
mit elektromagnetischem System einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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2A ist
eine vergrößerte Ansicht,
die einen Düsenabschnitt
der Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit elektromagnetischem System
von 1 zeigt;
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2B ist
eine in Richtung der Pfeilmarke N aufgenommene Draufsicht des Düsenelementabschnitts
von 2A;
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3A ist
eine schematische Ansicht, die eine Sprühstrahlstruktur und einen Sprühstrahl
der Ausführungsform
von 1 im Verhältnis
zu einem Zylinder zeigt;
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3B ist
ein Querschnitt eines Sprühstrahls
in einem Fall, in dem von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer
Ausführungsform
Kraftstoff in den freien Raum gespritzt wird;
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3C ist
eine schematisch dargestellte, von der Brennkraftmaschine angenommenen
Art der direkten Einspritzung von Kraftstoff in eine Verbrennungskammer;
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4A ist
eine vergrößerte Ansicht,
die einen Düsenabschnitt
der Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit elektromagnetischem System
zeigt, wobei eine Konstruktion gezeigt ist, die von jener, die in
den Ausführungsformen
nach 1 bis 3B erläutert wird,
verschieden ist;
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4B ist
eine vergrößerte Ansicht,
die einen weiteren Düsenabschnitt
der Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit elektromagnetischem System
zeigt, wobei eine Konstruktion gezeigt ist, die von jener, die in
den Ausführungsformen
nach 1 bis 3B erläutert wird,
verschieden ist;
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5A ist
eine vergrößerte Ansicht,
die einen Düsenabschnitt
der Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit elektromagnetischem System
zeigt, wobei eine Konstruktion gezeigt ist, die von jener der Ausführungsformen
nach 1 bis 3B verschieden
ist;
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5B ist
eine Draufsicht des Düsenabschnitts;
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5C ist
eine Querschnittsansicht in Längsrichtung
eines weiteren Düsenelements;
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5D ist
eine Draufsicht eines weiteren Düsenabschnitts;
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6A ist
eine vergrößerte Ansicht,
die einen Düsenabschnitt
der Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit elektromagnetischem System
zeigt, wobei eine Konstruktion gezeigt ist, die von jener der Ausführungsformen
nach 1 bis 3 verschieden
ist;
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6B ist
eine Draufsicht des Düsenabschnitts;
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7A ist,
eine Querschnittsansicht, die eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung
mit elektromagnetischem System einer weiteren Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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7B ist
eine Draufsicht des Düsenabschnitts;
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7C ist
eine Querschnittsansicht in Längsrichtung
eines weiteren Düsenelements;
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8A ist
eine schematische Ansicht, die einen veränderten Ausflussöffnungsrand
einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung und eine Sprühstrahl-Querschnittsstruktur
in einer Fläche,
die zu einer Achsenlinie der Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach 7A senkrecht
ist, zeigt;
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8B ist
eine schematische Querschnittsansicht gemäß dem Querschnitt X-X in 8A,
gesehen von der Pfeilmarke R aus;
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9A ist
eine Querschnittsansicht, die eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung
mit elektromagnetischem System einer weiteren Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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9B ist
eine Draufsicht des Düsenabschnitts;
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10A ist eine Haupt-Querschnittsansicht eines Benzinmotors
mit Direkteinspritzung, an dem die Kraftstoffeinspritzeinrichtung
mit elektromagnetischem System gemäß der vorliegenden Erfindung angebracht
ist;
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10B ist eine schematische Ansicht einer Verbrennungskammer, gesehen
aus Richtung der Pfeilmarke P in 10A;
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10C ist eine schematische Ansicht eines Kolbenkopfs,
gesehen aus Richtung der Pfeilmarke P in 10A;
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11A ist eine Haupt-Querschnittsansicht des Benzinmotors
mit Direkteinspritzung einer Konstruktion, die von der Ausführungsform
nach 10A verschieden ist;
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11B ist eine schematische Ansicht eines Kolbenkopfs,
gesehen aus Richtung der Pfeilmarke P in 10A;
und
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12 ist
eine Haupt-Querschnittsansicht des Benzinmotors mit Direkteinspritzung
einer Konstruktion, die von der Ausführungsform nach 10A nochmals verschieden ist.
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Beschreibung der Erfindung:
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Unter
Bezugnahme auf 1 bis 6B wird
eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit elektromagnetischem System
und eine Brennkraftmaschine, an der die Kraftstoffeinspritzeinrichtung
angebracht ist, gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erläutert. 1 zeigt
eine Querschnittsansicht in Längsrichtung
einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 des elektromagnetischen
Typs gemäß der vorliegenden
Erfindung, wobei anhand dieser Figur Aufbau und Mechanismus der
Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 des elektromagnetischen
Typs erläutert
werden.
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Die
elektromagnetische Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 spritzt
Kraftstoff ein, indem entsprechend einem EIN-AUS-Signal mit einer
von einer Steuereinheit eingerichteten Einschaltdauer, das Öffnen und
Schließen
eines Sitzabschnitts vorgenommen wird. Ein magnetischer Kreis umfasst
ein Joch 3, einen Kern 2, der einen Steckkörperabschnitt,
der die Öffnungsseite
des Jochs 3 verschließt,
und einen säulenförmigen Abschnitt 2b,
der in einem Mittelabschnitt des Jochs 3 verläuft, umfasst,
und einen durch einen Luftspalt getrennten, gegenüberliegenden
Anker 4.
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In
der Mitte des säulenförmigen Abschnitts 2b ist
eine Bohrung 4A vorgesehen, wobei diese Bohrung ein Federelement 10 als
Federelement, das zu einer Sitzfläche 9 hin in einem
Ventilköper 40 eingesetzt
ist, hält.
Der Ventilköper 40 umfasst
den Anker 4, einen Stab 5 und ein Kugelelement 6,
wobei der Sitzabschnitt stromaufwärts von einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung 8,
die in einem Düsenelement 7 ausgebildet
ist und den Durchgang von Kraftstoff ermöglicht, vorgesehen ist. Ein
oberes Ende des Federelements 10 ist mit einem unteren
Ende einer Federeinstellvorrichtung 11, die die Einstelllast
einstellt und die zur Mitte des Kerns 2 hindurchgeführt ist,
in Kontakt.
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An
einem Spaltabschnitt, der zwischen einer Seite des säulenförmigen Abschnitts 2b des
Kerns 2 und einer Seite des Ventilköpers 40 des Jochs 3 liegt, ist,
um einen Ausfluss von Kraftstoff zu einer Spule 14 hin
zu verhindern, ein Dichtungsring 12 vorgesehen, wobei dieser
Dichtungsring mechanisch dazwischen befestigt ist. Die Spule 14 zum
Erregen des magnetischen Kreises ist um einen Spulenkörper 13 gewickelt,
dessen Außenumfang
aus einem Kunststoff gegossen ist.
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Ein
Anschluss 17 eines Spulensatzkörpers 15, der die
oben ange führten
Elemente umfasst, ist in eine Bohrung 16 eingesetzt, die
an einem Randabschnitt 2a des Kerns 2 vorgesehen
ist. Dieser Anschluss 17 ist mit einem Anschluss der Steuereinheit
(in der Figur nicht gezeigt) kombiniert.
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Am
Joch 3 öffnet
sich ein Ankeraufnahmeabschnitt 18, um den Ventilköper 40 aufzunehmen,
wobei ferner ein Düsenaufnahmeabschnitt 20,
der einen Durchmesser besitzt, der größer als ein Durchmesser des
Ankeraufnahmeabschnitts 18 ist, und der einen Anschlag 19 aufnimmt,
und das Düsenelement 7 in
ein Kopfende eingeführt
sind. Der Ventilköper 40 umfasst
den aus magnetischem Werkstoff gefertigten Anker 4, den
Stab 5, wovon ein Ende einteilig mit dem Anker 4 ausgebildet
ist, und das Kugelelement 6, das mit einem Endabschnitt
des Stabs 5 kombiniert ist. Auf der Anker-4-Seite des Stabs 5 ist
ein hohler Abschnitt 5A, der das Hindurchströmen von Kraftstoff
ermöglicht,
vorgesehen. An dem hohlen Abschnitt 5A ist eine Ausflussöffnung 5B für den Kraftstoff
vorgesehen.
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Ferner
ist bei dem Ventilköper 40 der
Außenumfang
des Ankers 4 mit dem Dichtungsring 12 in Kontakt,
wobei seine Bewegung in axialer Richtung geführt wird. Ferner wird das Kugelelement 6 durch eine
innere Umfangsfläche 23 eines
Kraftstoffverwirbelungselements 22, das in eine Innenwand
eines hohlen Abschnitts des Düsenelements 7 eingesetzt ist,
geführt.
An dem Düsenelement 7 sind
nacheinander das Kraftstoffverwirbelungselement 22 zum
Führen
eines nahe liegenden Endabschnitts des Stabs 5, an den
das Kugelelement 6 angefügt ist, und die Sitzfläche 9,
auf der das Kugelelement sitzt, gebildet, wobei an einem Mittelabschnitt
stromabwärts
von der Sitzfläche 9 die
Kraftstoffeinspritzeinrichtung 8, die das Hindurchströmen von
Kraftstoff ermöglicht,
vorgesehen ist.
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Ferner
wird der Hub (ein Verschiebungsmaß in einem malen oberen Abschnitt
in 1) des Ventilköpers 40 auf
die Abmessung des Luftspalts zwischen einer Aufnahmefläche 5C eines
Halsabschnitts des Stabs 5 und dem Anschlag 19 eingestellt.
Ferner ist in einer Rohrleitung auf Seiten eines Ventilsitzes zwischen
dem Kugelventil 6 und der Sitzfläche 9 ein Filter 24 vorgesehen,
um ein Eindringen von Staub und Fremdstoffen im Kraftstoff zu verhindern.
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Als
Nächstes
wird unter Bezugnahme auf 2A und 2B das
Düsenelement 7,
an dem die V-Rille G1 (eine aus zwei Neigungsflächen mit wahlweisen Flächen gebildete
Rille G1) dieser Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung erläutert. 2A zeigt
eine vergrößerte Ansicht
des Düsenelement-7-Abschnitts
der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 des elektromagnetischen
Typs, während 2B eine
in Richtung des Pfeils N aufgenommene Draufsicht des Düsenelement-7-Abschnitts von 2A ist.
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Bei
der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 8 stimmt die Mitte einer
Ausflussöffnung
mit einer Achsenlinie (einer axialen Mitte des Ventils) J des Ventilköpers überein und
ist ferner eine Wandfläche
der Ausflussöffnung
parallel zur Achsenlinie (zur axialen Mitte des Ventils) J des Ventilköpers und
ein Durchmesser der Größe d0 gebildet.
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Ferner
ist die Sitzfläche 9 des
Düsenelements 7 so
ausgebildet, dass sie einen Sitzwinkel θ besitzt, wobei eine Bodenfläche des
Düsenelements 7 durch
eine zur Achsenlinie J senkrechte Fläche 7B und einen vorspringenden
Abschnitt 7A gebildet ist. Bei den V-Rille-artigen abgeschnittenen
Flächen
A1 und A2 der Kraftstoffeinspritzbohrung 8 sind deren Auslassflächen so
ausgebildet, dass sie Neigungs winkel a1 und a2 zur Achsenlinie (zur
axialen Mitte des Ventils) des Ventilköpers 40 und zu einer
Mittelachse (zur Kraftstoffeinspritzrichtung) der Kraftstoffeinspritzbohrung 8 aufweisen
und eine Länge
W1 der V-Rille G1 gebildet ist.
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Nun
beträgt
bezüglich
einer Ausflussöffnungslänge der
tiefste Abschnitt des abgeschnittenen Abschnitts L' und eines nicht
abgeschnittenen Abschnitts (der kleinste Ausschnitt) L'', wobei eine Endfläche des Düsenelements 7 durch
eine zur Achsenlinie J senkrechte ebene Fläche und zwei Neigungsflächen, die
diese ebene Fläche
verbinden, gebildet ist.
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Bei
dieser Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist der vorspringende Abschnitt 7A am Auslassabschnitt
der Kraftstoffeinspritzbohrung 8 am Kopfende des Düsenelements 7 gebildet, jedoch
ist es nicht erforderlich, den vorspringenden Abschnitt 7A vorzusehen.
Bei einer Struktur, bei der der vorspringende Abschnitt 7A nicht
vorgesehen ist, beträgt
die Ausflussöffnungslänge des
nicht abgeschnittenen Abschnitts (des kleinsten abgeschnittenen
Abschnitts) L''. Somit lautet die
Größenbeziehung
L' > L'' > L. Wenn jedoch der
vorspringende Abschnitt 7A vorgesehen ist, können aufgrund
der Gewichtszunahme des vorspringenden Abschnitts 7A die
großen
Neigungswinkel a1 und a2 gebildet werden.
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Ferner
können
bei dieser Ausführungsform gemäß der vorliegenden
Erfindung gegenüber
dem Fall, in dem die Endfläche
des Düsenelements 7 mit der
ebenen Fläche
ausgebildet ist, durch Vorsehen des vorspringenden Abschnitts 7A und
Abgleichen sowohl dieses vorspringenden Abschnitts 7A als auch
der Ausschnitttiefe zwischen der minimalen Ausflussöffnungslänge L und
der maximalen Ausflussöff nungslänge L' die erforderlichen
Neigungswinkel a1 und a2 verwirklicht werden.
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Andererseits
können
ohne Vorsehen des vorspringenden Abschnitts 7A und bloßem Abgleichen
der Ausschnitttiefe, nämlich
durch bloßes
Abgleichen der Ausflussöffnungslänge L, die
erforderlichen Neigungswinkel a1 und a2 verwirklicht werden. Ferner
ist der abgeschnittene Abschnitt lediglich an dem vorspringenden
Abschnitt 7A vorgesehen, wobei die Neigungswinkel a1 und
a2 innerhalb eines Bereichs von der maximalen Ausflussöffnungslänge L' bis zur minimalen
Ausflussöffnungslänge L'' gebildet werden können.
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Ferner
ist die Rillenlänge
W1 nicht auf den vorspringenden Abschnitt 7A begrenzt;
die V-Rille G1 kann auch bis zur Bodenfläche 7B verlängert sein.
In diesem Fall kann der flache Grad des Sprühstrahls in Richtung der Pfeilmarke
R verstärkt
werden.
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Bei
der V-Rille G1 dieser Ausführungsform gemäß der vorliegenden
Erfindung ist an der Endfläche
(der Düsenendfläche) des
vorspringenden Abschnitts 7A, an dem die Auslassöffnungsfläche der Kraftstoffeinspritzbohrung 8 gebildet
ist, der sich auf beiden Seiten der Auslassöffnung erstreckende Rillenabschnitt
einschließlich
der Auslassöffnung
gebildet. Ferner ist bei der V-Rille G1 innerhalb des Abstands von
der Mittelachsenlinie der Kraftstoffeinspritzbohrung 8 zu
den beiden Seitenwänden,
die die Rille bilden, einer der Abstände, der Abstand W3 ("Zündkerze"-Seite), länger als der andere, der Abstand
W2 ("Kolben"-Seite), ausgebildet
(W3 > W2).
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Um
die Art und Weise des Einbaus in die Brennkraftmaschine zu erläutern, die
im letzten Teil dargelegt wird, sind in 2B die
Pfeil marke "Zündkerze" und die Pfeilmarke "Kolben" definiert. Hierbei ist
die Linie K eine Linie, die durch die Mitte der Kraftstoffeinspritzbohrung 8 geht
und parallel zur Ausschnittfläche
A1 ist, während
die Linie M eine Linie ist, die durch die Mitte der Kraftstoffeinspritzbohrung 8 geht
und senkrecht zur Linie K ist. Die Pfeilmarke "Zündkerze" und die Pfeilmarke "Kolben" sind zur Linie M
parallel.
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Bei
der oben dargelegten Struktur ist der "Aus- oder Abschneiden" in der Ausschnittfläche A1 usw.
nicht auf die Verarbeitungsweise begrenzt, sondern bedeutet die
Form, in der ein Teil davon entfernt wird; im Ergebnis soll nicht
auf den Körper,
der unter Anwendung von Schneidarbeit wirklich aus- oder abgeschnitten
wird, begrenzt werden. Es kann nämlich Pressarbeit
(Verformungsarbeit) unter Verwendung von Presswerkzeugen und Gießarbeit
oder dergleichen aufgebracht werden. Ferner muss das Kugelelement 6 keine
sphärische
Form besitzen. Dies gilt auch für
die folgenden Ausführungsformen.
Es kann nämlich
ein kegelförmiges
Nadelventil verwendet werden.
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Ferner
sind nach 2A und 2B eine Rille 25 in
axialer Richtung und eine Rille 26 in radialer Richtung
an dem Kraftstoffverwirbelungselement 22 vorgesehen. Bei
dieser Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist die Rille 25 in axialer Richtung mit einer
D-förmigen
Ausschnittfläche
ausgebildet, die an einem Außenumfang
eines im Wesentlichen zylinderförmigen
Kraftstoffverwirbelungselement 22 vorgesehen ist, jedoch
können
ringförmige
Durchgänge
und dergleichen verwendet werden.
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Diese
Rille 25 in axialer Richtung und die Rille 26 in
radialer Richtung sind Kraftstoffdurchgänge, in die von einem oberen
Ventilabschnitt Kraftstoff eingeführt wird, wobei der Kraftstoff,
der die Rille 25 in axialer Richtung durchquert hat, exzentrisch
von der axialen Mitte der Rille 26 in radialer Richtung
eingeleitet wird; dem Kraftstoff wird nämlich eine Verwirbelung verliehen,
die seine Zerstäubung
während
der Einspritzung aus der im Düsenelement 7 vorgesehenen
Kraftstoffeinspritzbohrung fördert.
Hierbei ergibt sich die Stärke
der Verwirbelung (die Verwirbelungszahl S), die durch das Kraftstoffverwirbelungselement 22 verliehen
wird, nach der folgenden Formel:
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[Formel 1]
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- S = (Winkelbewegungsgröße)/(Bewegungsgröße in der
axialen Richtung der Kraftstoffeinspritzung) × (Ausflussöffnungsradius) = (2 × d0 × Ls)/(n × ds2 × cos(θ/2)),wobei
d0:
Durchmesser der Kraftstoffeinspritzbohrung
Ls: Rillenexzentrizitätsgröße (Abstand
zwischen axialer Ventilmitte und Rillenmitte (Mitte bezüglich der Breite)
n:
Rillenanzahl des Kraftstoffverwirbelungselements
θ: Ventilsitzwinkel
ds:2 × w × h/w +
h
(hydraulisch äquivalenter
Durchmesser; er wird mittels der Rillenbreite w und der Rillenhöhe h ausgedrückt)
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Bei
großer
Verwirbelungszahl S wird die Zerstäubung gefördert und der Sprühstrahl
feinst verteilt. Bei dieser Ausführungsform
gemäß der vorliegenden Erfindung
ist die Kraftstoffeinspritzbohrung 8 parallel zur Achsenlinie
J des Ventilköpers
vorgesehen, jedoch kann sie zu dieser Linie geneigt sein und die
Erzeugung des flachen Sprühstrahls
gefördert
werden.
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Nun
wird die Funktionsweise dieser Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1, die
wie oben dargelegt gebildet ist, erläutert. Bei der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 wird
durch Aufwärts-
und Abwärtsbewegen des
Ventilköpers 40 in
axialer Richtung entsprechend dem der elektromagnetischen Spule 14 zugeführten EIN-AUS-Signal
das Öffnen
und Schließen
eines Spalts zwischen dem Kugelelement 6 und der Spule 14 und
somit die Steuerung der Einspritzung von Kraftstoff ausgeführt.
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Wenn
der Spule 14 das elektrische Signal zugeführt wird,
wird durch den Kern 2, das Joch 3 und den Anker 4 ein
magnetischer Kreis gebildet, wodurch der Anker 4 in Richtung
des Kerns 2 angezogen wird. Wenn der Anker 4 bewegt
wird, wird auch das mit dem Anker 4 einen Körper bildende
Kugelelement 6 bewegt und von der Sitzfläche 9 des
Ventilsitzes des Düsenelements 7 getrennt,
wodurch die Kraftstoffeinspritzbohrung 8 geöffnet wird.
Der Kraftstoff strömt
in den inneren Abschnitt der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 für den Filter 24 und
kommt stromabwärts
von dem in dem inneren Durchgang des Kerns 2 vorgesehenen
Hohlraumabschnitts 5A an dem äußeren Umfangsabschnitt des
Ankers 4 an und kann die Ausflussöffnung 5B durchqueren.
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Der
Kraftstoff geht durch den zwischen dem Anschlag 19 und
dem Stab 5 gebildeten Spalt, den Kraftstoffdurchgang 25 in
axialer Richtung des Kraftstoffverwirbelungselements 22 und
eine Verwirbelungsrille 30, wird verwirbelt dem Sitzabschnitt
zugeführt
und wird während
des Ventilöffnungsvorgangs aus
der Kraftstoffeinspritzbohrung 8 eingespritzt.
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Als
Nächstes
wird anhand der 3A, 3B und 3C die
durch die Einspritzeinrichtung dieser Ausführungsform erhaltene Sprühstrahl struktur
erklärt.
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3A zeigt
den Sprühstrahl
in einem Fall, in dem bei der Kraftstoffeinspritzeinrichtung dieser Ausführungsform
Kraftstoff in den freien Raum gespritzt wird, während 3B eine
Querschnittsansicht des Sprühstrahls
gemäß dem Querschnitt
X-X in 3A, gesehen von der Pfeilmarke
N aus, zeigt und 3C schematisch die von der Brennkraftmaschine
angenommen Art der direkten Einspritzung von Kraftstoff in die Verbrennungskammer
(den Zylinder) zeigt.
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Wie
in 3A gezeigt ist, wird der von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 dieser
Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung eingespritzte Sprühstrahl
unter einem Ablenkwinkel β und
bei einem auf der axialen Ablenkseite vorhandenen Kraftstoff-Luft-Gemischs
mit der entzündbaren
Konzentration zur Seite der Pfeilmarke "Zündkerze" hin abgelenkt, während auf
der Seite der Pfeilmarke "Kolben" das Gemisch mit
der entzündbaren
Konzentration verringert ist, wobei die angenommene Verteilung einen
Bereich 80 aufweist, in dem der Sprühwinkel α1 zur "Zündkerzen"-Seite" hin größer als
der Winkel α2 zur "Kolben"-Seite hin ist.
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Da
nämlich
bei dieser Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung die Neigungswinkel der beiden Flächen, die die V-Rille bilden,
verändert sind,
der Öffnungsgrad
der Einschnürung
des Kraftstoffdurchgangs mit einer gegenüber der in 2A gezeigten
Achsenlinie J nicht symmetrischen Form gebildet ist und die Sprühmenge auf
Seiten des größeren Neigungsflächenwinkels
groß und
auf Seiten des kleineren Neigungsflächenwinkels klein gehalten ist,
wird der Sprühstrahl
abgelenkt. Wenn der Neigungswinkel a1 der Ausschnittfläche des
V-Rillentyps größer als
der Neigungswinkel a2 ein gestellt ist, kann also ein Sprühstrahl
erzeugt werden, der in Richtung der Ausschnittfläche A2 des V-Rillentyps abgelenkt
wird. Hierbei ergibt sich der Ablenkwinkel β nach der folgenden Formel:
-
[Formel 2]
-
-
Ferner
verbreitert sich, wie in 3B gezeigt ist,
der Querschnitt des durch die Rille G1 des V-Typs geführten Sprühstrahls
und verflacht sich (verlängert sich)
in Richtung der Pfeilmarke R, womit die Verteilung des Bereichs 80A gebildet
wird und somit das Kraftstoff-Luft-Gemisch mit der entzündbaren Konzentration auf der "Zündkerzen"-Seite
in großer
Menge vorhanden und auf der "Kolben"-Seite in kleiner Menge
vorhanden ist.
-
Wenn
die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 dieser Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung unter einem Einbauwinkel γ, der Richtung der Pfeilmarke "Zündkerze" und der Richtung der Pfeilmarke "Kolben", wie sie in 3C gezeigt
sind, gegenüber
der Brennkraftmaschine 60, eingebaut ist, wird ferner das
Kraftstoff-Luft-Gemisch so eingespritzt, dass es in einem Hohlraum 69A eines
Kolbens 69 aufgenommen wird, der eingebaut ist, um sich
in einem Zylinder 68 hin- und herzubewegen, wobei das entzündbare Gemisch
aus Kraftstoff und Luft auf Seiten der Zündvorrichtung 65 vergleichsweise
in großer
Menge vorhanden ist und auf Seiten des Kolbens 69 vergleichsweise
dünn gehalten
ist und die Verteilung einen Bereich 80 annimmt.
-
Ferner
ist nach 3C in der Verbrennungskammer
der Strom des gasförmigen
Körpers
mit Ausnahme des Sprühstrahls
nicht vorhanden und ist der Druck im Zylinder im Wesentlichen gleich
dem atmosphärischen
Druck.
-
Ferner
erfährt
der Sprühstrahl-Partikeldurchmesser
bei dieser Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Zerstäubung,
da durch das in dem Düsenelement 7 vorgesehene
Kraftstoffverwirbelungselement 22 eine Verwirbelkraft auf
den Kraftstoff ausgeübt
wird.
-
Allgemein
besteht zwischen dem Durchmesser d0 und der Ausflussöffnungslänge L' der Kraftstoffeinspritzbohrung 8,
den Sprühwinkeln α1 und α2, gegenüber dem
Durchmesser d0 der Kraftstoffeinspritzbohrung 8, wenn die
Ausflussöffnungslänge L' groß gemacht
wird, also das Verhältnis
L'/d0 groß gemacht
wird, die Tendenz, dass die Sprühwinkel α1 und α2 klein werden.
-
Ferner
besteht bei Neigungswinkeln a1 und a2 der Neigungsflächen A1
und A2 die Tendenz, dass die Sprühwinkel α1 und α2 klein werden.
Dieser Tendenz folgend können,
dem Einbauwinkel (10°–50°) der Kraftstoffeinspritzeinrichtung
entsprechend, um die gewünschten
Sprühwinkel α1 und α2 zu erhalten,
die Ausflussöffnungslänge L' des ausgeschnittenen
Abschnitts mit der V-Rillenform und die Neigungswinkel a1 und a2
dem Durchmesser d0 entsprechend abgeglichen werden.
-
Ferner
kann eine V-förmige
Rille G2 mit einer Form ausgebildet sein, bei der, wie in 4A gezeigt ist,
an der Achsenlinie J des Ventilkörpers
eine dritte, im Wesentlichen vertikale Fläche A3 umfasst ist. Ferner
kann die oben genannte vertikale Fläche A3 durch eine zweidimensionale
Krümmungsfläche, wie sie
in 4B gezeigt ist, gebildet sein. Im Ergebnis ist
eine Rille G3, die im Wesentlichen V- Form besitzt, gebildet.
-
Ferner
kann der Düsenelement-7-Abschnitt der
Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 mit elektromagnetischem
System durch eine Konstruktion gebildet sein, wie sie in den 5A und 5B gezeigt
ist. 5A zeigt eine vergrößerte Ansicht des Düsenelement-7-Abschnitts
der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 mit elektromagnetischem
System. 5A und 5C sind
Querschnittsansichten in Längsrichtung des
Düsenelement-7-Abschnitts,
während 5B und 5D Draufsichten
von 5A bzw. 5C, wie
sie aus Richtung der Pfeilmarke N gesehen werden, des Düsenelement-7-Abschnitts
sind.
-
Der
Unterschied zwischen dem in den 5A und 5B gezeigten
Düsenelement-7-Abschnitt
der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 mit elektromagnetischem
System und dem in den 2A und 2B erläuterten
Düsenelement-7-Abschnitt
der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 mit elektromagnetischem
System ist der, dass an einem äußeren Umfangsabschnitt
der Bodenfläche
des Düsenelement-7-Abschnitts
ein dicker Abschnitt 7C vorgesehen ist.
-
Bei
dieser Konstruktion können
nämlich durch
den dicken Abschnitt 7C Vibrationsgeräusche während des Aufsetzens des Kugelelements 6 auf die
Sitzfläche 9 verringert
werden. Ferner kann, wie in den 5C und 5D gezeigt
ist, durch das Vorsehen des Abstands B1 von der Mitte der Einspritzbohrung 8 und
durch den im Wesentlichen ringförmigen
dicken Abschnitt 7F mit einer Dicke (B2–B1) eine Vibrationsgeräuschreduktion
vorgenommen werden.
-
Ferner
kann der Düsenelement-7-Abschnitt der
Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 mit elektromagnetischem
System durch eine Konstruk tion gebildet sein, wie sie in den 6A und 6B gezeigt
ist. 6A zeigt eine vergrößerte Ansicht des Düsenelement-7-Abschnitts
der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 mit elektromagnetischem
System. 6A ist eine Querschnittsansicht
in Längsrichtung
des Düsenelement-7-Abschnitts,
während 6B eine
Draufsicht von 6A, wie sie aus Richtung der
Pfeilmarke N gesehen wird, des Düsenelement-7-Abschnitts
ist.
-
Der
Unterschied zwischen dem in 6 gezeigten
Düsenelement-7-Abschnitt der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 mit
elektromagnetischem System und dem in den 2A und 2B erläuterten
Düsenelement-7-Abschnitt
der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 mit elektromagnetischem
System ist der, dass eine Bodenfläche des Düsenelement-7-Abschnitts aus
einem Düsenbodenabschnitt 71 gebildet ist,
der längs
eines angrenzenden Abschnitts 7D angeschweißt ist.
Bei dieser Konstruktion sind nämlich Teile,
die je nach Volumen des Motors und Einbauwinkel der Kraftstoffeinspritzeinrichtung
geeignet variieren können,
nur an den Düsenbodenabschnitt 71 angefügt, woraufhin
eine Produktivitätssteigerung
erwartet werden darf.
-
Unter
Bezugnahme auf die 7A und 7B sowie 8A und 8B wird
eine weitere Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung erläutert.
-
7A zeigt
eine vergrößerte Ansicht
des Düsenelement-7-Abschnitts
der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 mit elektromagnetischem
System. Die 7A und 7B sind
Querschnittsansichten in Längsrichtung
des Düsenelement-7-Abschnitts,
wobei 7B eine Draufsicht von 7A,
wie sie aus Richtung der Pfeilmarke N gesehen wird, des Düsenelement-7-Abschnitts
ist.
-
Der
Unterschied zwischen dieser Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung zu der in den 1 bis 6B gezeigten
Ausführungsform ist
der, dass anstelle der ausgeschnittenen Flächen A1 und A2 des V-Rillentyps
eine abgestufte, rechtwinklige Rille G4 ausgebildet ist, die aus
den Flächen B1,
B2 und B3, die parallel oder im Wesentlichen parallel zur Achsenlinie
J gegenüber
dem Auslassabschnitt der Kraftstoffeinspritzbohrung 8 sind,
und den Flächen
B4 und B5, die senkrecht zur Achsenlinie J sind, gebildet ist. Bei
dieser Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist aufgrund dessen, dass eine Wandfläche der Kraftstoffeinspritzbohrung 8,
die den Kraftstoffstrom einschnürt,
in einer rechtwinkligen Form herausgearbeitet ist, der Öffnungsgrad
gegenüber
dem Kraftstoffstrom verstärkt.
-
Dies
wirkt sich so aus, dass der Sprühstrahl mit
der starken Abflachung erzeugt wird. Ferner wirkt sich dies zur
Förderung
der Ausbreitung und Streuung des Sprühstrahls so aus, dass der vergleichsweise
kompakte kegelförmige
Sprühstrahl
gebildet wird. Da der vergleichsweise kompakte, kegelförmige Sprühstrahl
gebildet wird, ist es ferner möglich,
einen Sprühstrahl
zu erzeugen, der durch eine Schwankung des Drucks im Zylinder kaum
eine Beeinflussung erfährt,
weshalb der Sprühstrahl-Streuwinkel und
die Sprühstrahl-Reichweite eingestellt
werden können.
Den Sprühstrahl-Partikeldurchmesser
betreffend kann die gleiche Wirkung wie bei der ersten Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung erzielt werden.
-
Da
eine Ausflussöffnungslänge L''' der
abgestuften, rechtwinkligen Rille G4 größer als die Ausflussöffnungslänge L gehalten
ist, ist es möglich,
den Sprühstrahl
zur "Zündkerze"-Seite hin abzulenken. Die anderen
Konstruktionen sind dieselben wie bei der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Ferner kann, wie in 7 gezeigt
wird, eine Konstruktion gebildet sein, bei der die "Kolben"-Seite des vorspringenden Abschnitts
7A um (L'–L'''') abgeschnitten ist.
-
Bei
dieser Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist die Überlegung
bezüglich
der Ausflussöffnungslängen L,
L' und L'' dieselbe wie bei der oben dargelegten
Ausführungsform.
-
Als
Nächstes
wird unter Bezugnahme auf die 8A und 8B die
Sprühstrahlstruktur
dieser Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung erklärt.
-
8A zeigt
den Sprühstrahl
in einem Fall, in dem die Kraftstoffeinspritzeinrichtung dieser
Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung Kraftstoff in den freien Raum spritzt, während 8B schematisch
eine Querschnittsansicht des Sprühstrahls
gemäß dem Querschnitt
X-X in 8A, gesehen von der Pfeilmarke
R aus, zeigt.
-
Mit
der Kraftstoffeinspritzeinrichtung dieser Ausführungsform gemäß der vorliegenden
Erfindung kann durch das Vorsehen der abgestuften, rechtwinkligen
Rille G4 ein flacher, abgelenkter Sprühstrahl ähnlich jenem, der in den 3A und 3B gezeigt
ist und in der oben dargelegten Ausführungsform erklärt worden
ist, erhalten werden. Bei dem Sprühstrahl ist der Öffnungsgrad
des Kraftstoffs verstärkt,
und es kann, um die Ausbreitung und Streuung zu fördern, eine
vergleichsweise kompakte, kegelförmige
Sprühstrahlform
erzielt werden.
-
Da
der Sprühstrahl
durch die Führung
durch die rechtwinklige Rille, wie sie in 8B gezeigt
ist, gestreut werden kann, kann ferner die Verteilung des Bereichs 80A mit
einer im Wesentlichen rechtwinkligen Form oder Trommelform mit einer
Länge Ws
erreicht werden. Da die Fläche
der Kraftstoffeinspritzbohrung durch eine Ablenkfläche gebildet
ist, kann ein sehr homogener Sprühstrahl
mit geringer Konvergenz verwirklicht werden.
-
Unter
Bezugnahme auf die 9A und 9B wird
eine weitere Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung erläutert.
-
Der
Unterschied zwischen dieser Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung und der oben dargelegten Erfindung ist der, dass neben der
Ausschnittfläche
A1 des V-Rillentyps eine zweite Ausflussöffnung, die durch einen Radius
r und eine Tiefe d definiert ist, gebildet ist. Bei dieser Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist nämlich
zusätzlich
zur V-Rille G5 aufgrund dessen, dass die Wandfläche der Kraftstoffeinspritzbohrung 8,
die den Kraftstoffstrom einschnürt,
in einer zylindrischen Form herausgearbeitet ist, der Öffnungsgrad gegenüber dem
Kraftstoffstrom verstärkt.
Die anderen Konstruktionen sind dieselben wie jene der ersten Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
-
Diese
Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung wirkt sich aufgrund dessen, dass sich der Querschnitt
des in Richtung der oben angegebenen zweiten Ausflussöffnung 8A geführten Sprühstrahls
im Wesentlichen halbkreisförmig
ausbreitet, so aus, dass ein Sprühstrahl
mit einem großen
Ablenkungsgrad erzeugt wird. Die Sprühstrahlform und den Sprühstrahl-Partikeldurchmesser
betreffend können
dieselben Wirkungen wie jene bei der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung
erzielt werden.
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Bei
dieser Ausführungsform
ist die Überlegung
bezüglich
der Ausflussöffnungslängen L' und L'' dieselbe wie bei der oben dargelegten
Ausführungsform.
-
10A ist eine Querschnittsansicht in Längsrichtung,
die eine Ausführungsform
einer Brennkraftmaschine zeigt, an der die Kraftstoffeinspritzeinrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung angebracht ist, 10B ist
eine schematische Ansicht einer Verbrennungskammer, gesehen aus
Richtung der Pfeilmarke P in 10A,
und 10C ist eine schematische Ansicht
des Kolbenkopfs, gesehen von der Pfeilmarke P aus.
-
Ein
Kolben 69, der vorgesehen ist, um sich in einem Zylinder 68 hin- und herzubewegen,
wird in Reaktion auf die Drehung einer (in der Figur nicht gezeigten)
Kurbelwelle aufwärts
und abwärts
bewegt. An einem oberen Abschnitt des Zylinders 68 ist
ein Zylinderkopf 63 angebracht, wobei dieser Zylinderkopf 63 mit
dem Zylinder 68 einen abgeschlossen Raum bildet.
-
Am
Zylinderkopf 63 sind ein Lufteinlasskrümmer 62 zum Einleiten
von Luft eines Außenabschnitts in
den Zylinder 68 durch eine Luftansaugmenge-Steuervorrichtung 61,
in die eine Drosselklappe eingebaut ist, und ein Luftauslasskrümmer zum
Einleiten von in dem Zylinder 68 verbranntem Verbrennungsgas
in eine Luftausstoßvorrichtung
gebildet.
-
Auf
Seiten des Lufteinlasskrümmers 62 ist ein
Lufteinlassventil 64 vorgesehen, an einem mittleren Abschnitt
ist eine Zündvorrichtung 65 vorgesehen,
und auf zum Lufteinlassventil 64 entgegengesetzten Seite
ist ein Luftauslassventil 66 vorgesehen. Das Lufteinlassventil 64 und
das Luftauslassventil 66 führen in die Verbrennungskammer 67.
Hierbei ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 in der
Nähe eines
Verbindungsabschnitts des Lufteinlasskrümmers 62 mit dem Zylinderkopf 63 eingebaut,
wobei eine Achse der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 so
gelegt ist, dass sie zur Verbrennungskammer 67 hinab etwas
geneigt ist. Im Allgemeinen beträgt
der Einbauwinkel γ der Einspritzeinrichtung
10–50
Grad.
-
Das
Bezugszeichen 69 bezeichnet einen Kolben, während das
Bezugszeichen 69A einen im Kolben 69 vorgesehenen
Hohlraum (einen ausgesparten Abschnitt) bezeichnet. Die Kraftstoffeinspritzbohrung
der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 ist auf den in dem
Kolben 69 vorgesehene Hohlraum gerichtet. Eine leere Pfeilmarke 81 in
der Figur deutet den Einlassluftstrom an, während die schraffierte Pfeilmarke 83 den
Auslassluftstrom andeutet.
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Der
Kraftstoff wird bei der Brennkraftmaschine 60 gemäß der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 unter
Befolgung einer zeitlichen Einlassluftsteuerung und unmittelbar
vor dem Zünden
des als Bereich 80 verteilten Kraftstoffs der Verbrennungskammer 67 direkt
zugeführt.
Der Kraftstoff, der gemäß der Einspritzeinrichtung
zerstäubt
worden ist, wird mit dem Luftstrom (dem verwirbelten Strom) 82 in
das Kraftstoff-Luft-Gemisch eingebracht, das durch den Einlassluftkrümmer 62 in
die Verbrennungskammer 67 geleitet und im Hohlraum 69A zusammengefasst wird.
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Die
angegebene Verteilung des Sprühstrahls betreffend
wird aufgrund dessen, dass das Kraftstoff-Luft-Gemisch mit der entzündba ren
Konzentration in der Zündvorrichtung 65 in
großer
Menge vorhanden ist, jedoch auf Seiten des Hohlraums 69A in kleiner
Menge vorhanden ist, das Kraftstoff-Luft-Gemisch nicht übermäßig zum
Kolben 69 geschickt. Das Kraftstoff-Luft-Gemisch wird daher
in einem Kompressionshub komprimiert und in der Zündvorrichtung 65 stabil
entzündet,
womit eine stabile Verbrennung, bei der die Abgabemenge an unverbranntem
Gas maßvoll
ist, verwirklicht werden kann.
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Der
oben angeführte
Benzinmotor 60 mit Direkteinspritzung erzeugt eine Lufteinlassverwirbelung
in der Verbrennungskammer 67, wobei ohne große Veränderung
des Zylinderkopfs 63 des herkömmlichen Motors eine Magerverbrennung
verwirklicht werden kann.
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Ferner
kann die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 der oben dargelegten
jeweiligen Ausführungsformen
gemäß der vorliegenden
Erfindung durch Beschneiden des Teils der Wandfläche, die die Einspritzbohrung
am Auslassabschnitt der Kraftstoffeinspritzbohrung bildet, oder
durch Variieren der Einspritzbohrungslänge der Kraftstoffeinspritzbohrung
in Umfangsrichtung der Kraftstoffeinspritzbohrung durch Vorsehen
der Abstufung zum Auslassabschnitt der Kraftstoffeinspritzbohrung
hin oder durch Bilden des ausgesparten Abschnitts der Düsenendfläche, die
die Wandfläche,
die die Kraftstoffeinspritzbohrung bildet, umfasst, ausgeführt sein.
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Von
einem anderen Standpunkt bezüglich dieser
Ausführungsformen
gemäß der vorliegenden Erfindung
aus ist der Teil der Wandfläche,
der die Kraftstoffeinspritzbohrung bildet, so beschaffen, dass er
sich stromabwärts
von anderen Teilen (am Kopfende des Düsenelements) erstreckt.
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Ferner
kann die Brennkraftmaschine, an der die Kraftstoffeinspritzeinrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung angebracht ist, durch jene, die in 11A gezeigt
ist, gebildet sein. 11A ist eine Querschnittsansicht
in Längsrichtung,
die eine Ausführungsform
einer Brennkraftmaschine zeigt, an der die Kraftstoffeinspritzeinrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung angebracht ist, während 11B eine schematische Ansicht eines Kolbenkopfs,
von der Pfeilmarke P aus gesehen, ist.
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Der
Unterschied zwischen der in 11 gezeigten
Brennkraftmaschine 60 und der durch 9 erläuterten
Brennkraftmaschine ist der, dass ein Hohlraum 69B zum Bilden
des Kraftstoff-Luft-Gemischs mittels eines Taumelstroms 84 vorgesehen ist.
Bei dieser Konstruktion ist es nämlich
entsprechend dem durch den Hohlraum 69B induzierten Taumelstrom
möglich,
das Kraftstoff-Luft-Gemisch 80 mit der entzündbaren
Konzentration zur Zündvorrichtung 65 zu
verlegen.
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Ferner
kann die Brennkraftmaschine, an der die Kraftstoffeinspritzeinrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung angebracht ist, durch jene, die in 12 gezeigt
ist, gebildet sein. 12 ist eine Querschnittsansicht
in Längsrichtung,
die eine Ausführungsform
einer Brennkraftmaschine zeigt, an der die Kraftstoffeinspritzeinrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung angebracht ist.
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Der
Unterschied zwischen der in 12 gezeigten
Brennkraftmaschine 60 und der durch 10 erläuterten
Brennkraftmaschine ist der, dass ein Flachkolben 69, der
keinen Hohlraum zum Induzieren des Stroms in den Zylinder aus dem
Verwirbelungsstrom 82 und dem Taumelstrom 84 und
dergleichen vorgesehen ist. Bei dieser Ausführungsform gemäß der vorliegenden
Erfindung können
nämlich durch Abgleichen
der Ausflussöffnungslängen L,
L', L'', des Durchmessers d0 der Kraftstoffeinspritzbohrung
und der Abstände
W1, W2, W3, die in den 2 und 3 erklärt
worden sind, ohne den Verwirbelungsstrom oder den Taumelstrom zu
verwenden, oder bei einem vergleichsweise schwachen Verwirbelungsstrom
oder Taumelstrom geeignete Sprühwinkel α2, α2 und β eingestellt
werden, so dass es möglich
ist, ein Kraftstoff-Luft-Gemisch 80 mit der entzündbaren Konzentration
an der Zündvorrichtung 65 zu
erhalten.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung, die eine Mittelachsenlinie der Kraftstoffeinspritzbohrung
und ferner eine zur Mittelachsenlinie der Kraftstoffeinspritzeinrichtung
parallele ebene Fläche
als Abgrenzung umfasst, ist die Sprühmenge auf der einen Seite groß und auf
der anderen Seite klein gehalten und der Sprühwinkel in der zur ebenen Fläche parallelen Richtung
groß und
in der zur ebenen Fläche
senkrechten Richtung klein gehalten, so dass ein flacher, geneigter
Sprühstrahl
gebildet wird.