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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung,
die einen flachen sektorförmigen
Sprühnebel
aus Kraftstoff direkt in die Verbrennungskammer eines Verbrennungsmotors einspritzt.
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In
jüngster
Zeit sind Direkteinspritz-Benzinverbrennungsmotoren
verfügbar,
bei denen eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung Kraftstoff direkt
in eine Verbrennungsmotor-Verbrennungskammer einspritzt. Im Allgemeinen
wurden Direkteinspritz-Benzinverbrennungsmotoren
eingeführt,
um die Kraftstoffeffizienz zu verbessern und ein Niveau einer hohen
Leistungsabgabe zu erzielen. Die Sprühnebelform des von der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
eingespritzten Kraftstoffs variiert abhängig von den Spezifikationen
des Verbrennungsmotors. Um einen flachen sektorförmigen Sprühnebel 308 zu erzielen,
wie dieser in den 22A und 22B gezeigt
ist, ist eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
zum Beispiel mit einem einzigen flachen sektorförmigen Einspritzloch 302,
das mit einem Ventilkörper 300 ausgebildet
ist, bekannt, bei dem der Ventilkörper 300 einen Ventilsitz 304 besitzt
und eine Düsennadel 306 an
dem Ventilsitz 304 sitzt.
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Das
Einspritzloch 302 ist allerdings in einer Einspritzrichtung
lang, da das Loch 302 in dem Ventilkörper 300 ausgebildet
ist. Da es schwierig ist, das Einspritzloch 302 mit einem
Pressvorgang auszubilden, muss das Einspritzloch 302 mit
einer Laserbearbeitung oder einer Funkenerodierbearbeitung ausgebildet
werden. Allerdings gibt es das Problem, dass die Bearbeitungszeit
zu lang ist, da das Einspritzloch 302 in der Einspritzrichtung
lang ist. Die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
besitzt auch ein geringes Ausmaß an
Flexibilität
bei der Veränderung
der Form des Sprühnebels 308,
der Konzentrationsverteilung des Sprühnebels 308 und des
gleichen infolge des einzigen Einspritzlochs 302.
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Die
japanische Patentveröffentlichung
Nr. Hei 11-62787, die in den 23A und 23B gezeigt ist, offenbart eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung mit
einer Vielzahl von Einspritzlöchern 311,
die in einer Lochplatte 310 so ausgebildet sind, dass ein
flacher sektorförmiger
Sprühnebel 314 realisiert
wird. Bei dieser Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
ist allerdings der Abstand zwischen den Einspritzlöchern 311 gering,
da die Vielzahl von Einspritzlöchern
in einer Linie in dem begrenzten Bereich der Öffnungsplatte 310 ausgebildet
sind. Da die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung des Direkteinspritz-Benzinverbrennungsmotors
den Kraftstoff im Vergleich mit einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung,
die den Kraftstoff in eine Einführleitung
einspritzt, mit hohem Druck einspritzt, verringern die geringen
Abstände
zwischen den Einspritzlöchern 311 die
Festigkeit der Öffnungsplatte 310 in
einem Bereich, in dem die Einspritzlöcher 311 ausgebildet
sind, so dass es für
die Platte 310 schwierig ist, den hohen Kraftstoffeinspritzdruck auszuhalten.
Zusätzlich
dazu vermischt sich der Sprühnebel,
der von den entsprechenden Einspritzlöchern eingespritzt wird, miteinander
und vereinigt sich miteinander infolge der geringen Abstände zwischen
den Einspritzlöchern 311.
Es ist unmöglich, den
Kraftstoff von den entsprechenden Einspritzlöchern in gewünschte Richtungen
einzuspritzen, so dass es viele Fälle gibt, in denen der Kraftstoff
nicht in der gewünschten
Form eingespritzt wird.
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Eine
Verdickung der Lochplatte 310 kann die Festigkeit der Lochplatte 310 sogar
dann erhöhen, wenn
der Abstand zwischen den Einspritzlöchern 311 geringer
ist. Wenn die Lochplatte 310 dick gemacht wird, wird es
allerdings schwierig, die Einspritzlöcher 311 durch einen
Pressvorgang auszubilden. In dem Fall der Ausbildung der Einspritzlöcher 311 durch
eine Laserbearbeitung oder eine Funkenentladungsbearbeitung ist
eine lange Bearbeitungszeit erforderlich.
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Die
Verdickung der Lochplatte 310 macht die Einspritzlöcher 311 in
der Einspritzrichtung so lang, dass die Kraftstoffströmung ausgerichtet
wird, während
sie durch die Einspritzlöcher 311 strömt. Je turbulenter
die Kraftstoffströmung
ist, die durch die Einspritzlöcher 311 läuft, desto
feiner wird die Zerstäubung
des Sprühnebels 311 sein,
der von den Einspritzlöchern 311 eingespritzt
wird. Daher gibt es das Problem, dass der Kraftstoffsprühnebel,
der von den Einspritzlöchern 311 eingespritzt
wird, daran gehindert wird, zerstäubt zu werden. Das heißt, dass
die Kraftstoffströmung
gleichgerichtet wird, während
sie durch die verlängerten
Einspritzlöcher 311 strömt.
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Das
Dokument
JP 11270443
A bezieht sich auf ein Zweistrahlsystem, das zwei Einspritzsprühnebel aus
vier Einspritzlöchern
erzeugt. Der Querschnittsbereich der entsprechenden Einspritzsprühnebel hat
eine im Allgemeinen kreisförmige
Form. Zudem wird ein Luftschleier ausgebildet, um den Sprühnebel einzuengen.
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Zudem
bezieht sich das Dokument US 2001/0042800 A1 auf ein Kraftstoffeinspritzventil
gemäß der Präambel des
Anspruchs 1.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung vorzusehen, bei
der die Zerstäubung
des Kraftstoffsprühnebels
unterstützt wird.
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Diese
Aufgabe wird mit einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung gelöst, die
die Merkmale des Anspruchs 1 enthält.
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Weiterentwicklungen
sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
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Bei
einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung gemäß den zahlreichen Aspekten
der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine Vielzahl von Einspritzlöchern, die
in einer Einspritzlochplatte ausgebildet sind, drei oder mehr äußerste Einspritzlöcher, die
auf der selben Kreislinie angeordnet sind. Bei dieser Erfindung beinhaltet
der Fall, bei dem drei äußerste Einspritzlöcher vorhanden
sind, den Fall, bei dem zusätzliche Einspritzlöcher im
Inneren der äußersten
Einspritzlöcher
ausgebildet sind. Zusätzlich
umfasst er den Fall, bei dem die zusätzlichen Einspritzlöcher nicht
innerhalb der äußersten
Einspritzlöcher
ausgebildet sind, sondern bei dem alle Löcher zu den äußersten
Einspritzlöchern
gehören,
die entlang der selben Kreislinie angeordnet sind und in der Einspritzlochplatte ausgebildet
sind. Bei dieser Erfindung beinhaltet eine kreisförmige Anordnung
der Löcher
einen perfekten echten Kreis und eine Ellipse.
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Das
Anordnen der drei oder mehr äußersten Einspritzlöcher auf
derselben Kreislinie macht es möglich,
die Abstände
zwischen den äußersten
Einspritzlöchern
im Vergleich mit einem Fall, bei dem Einspritzlöcher in einer Linie angeordnet
sind, zu vergrößern, wenn
der Bereich der Einspritzlochplatte, in dem die Einspritzlöcher abgebildet
werden sollen, derselbe ist. Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist es zudem, da die Abstände zwischen den äußersten benachbarten
Einspritzlöchern
in Umfangsrichtung im Wesentlichen gleich sind, möglich, die
Abstände zwischen
den drei oder mehreren Einspritzlöchern zu einer äußersten
Kreislinie zu vergrößern. Dementsprechend
vergrößert sich
die Festigkeit der Einspritzlochplatte in einem Bereich, in dem
die äußersten
Einspritzlöcher
ausgebildet sind, sogar dann, wenn die Dicke der Einspritzlochplatte
dünn ist,
so dass es möglich
ist, die Dicke der Einspritzlochplatte dünn zu gestalten. Somit können die
Einspritzlöcher einfach
durch einen Pressvorgang wie zum Beispiel einem Pressen hergestellt
werden. Das Anwenden einer Laserbearbeitung oder einer Funkenentladungsbearbeitung
macht es möglich,
die Bearbeitungszeit zu verkürzen.
Die dünne
Einspritzlochplatte unterstützt
die Zerstäubung
des Kraftstoffsprühnebels.
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Wenn
die Abstände
zwischen den äußersten Einspritzlöchern vergrößert werden,
ist es möglich, zu
verhindern, dass sich Sprühnebel,
der von den äußersten
Einspritzlöchern
eingespritzt wird, gegenseitig beeinflusst, und miteinander vereint,
so dass die Zerstäubung
des Sprühnebels
unterstützt
wird. Das Verhindern der Beeinflussung des Sprühnebels macht es auch möglich, die
gewünschte
Form des Sprühnebels
mit Hilfe des Einspritzens von Kraftstoff in den gewünschten
Richtungen von den äußersten Einspritzlöchern zu
erhalten. Da der von der Vielzahl von Einspritzlöchern eingespritzte Sprühnebel einen sektorförmigen Sprühnebel bildet,
besitzt die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung ein hohes Ausmaß an Flexibilität für die Veränderung
der Konzentrationsverteilung oder der Form des sektorförmigen Sprühnebels durch
das Einstellen des Durchmessers oder der Einspritzrichtung jedes
Einspritzlochs.
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Sogar
dann, wenn die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung in der selben Position
eines Verbrennungsmotors eingebaut ist, ist es möglich, die Einspritzrichtung
des sektorförmigen
Sprühnebels
durch das Neigen des sektorförmigen
Sprühnebels
in Bezug auf eine axiale Linie entlang der Sitzrichtung eines Ventilelements
an einem Ventilsitz wie bei der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung,
die in einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung beschrieben
ist, zu verändern.
Dementsprechend wird, wenn die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung in
solch einer Weise schräg eingebaut
ist, dass der Kraftstoff an die Wand eingespritzt wird, die die
Verbrennungskammer ausbildet, während
der Zündfunke
verhindert wird, entlang der axialen Linie der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
die Verflüssigung
des Kraftstoffs infolge des Anhaftens des Kraftstoffs an der Wand
der Verbrennungskammer so weit wie möglich verhindert.
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Bei
der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung gemäß einem dritten Aspekt der
vorliegenden Erfindung ist, je weiter das Einspritzloch von einer
schrägen
Seite des sektorförmigen
Sprühnebels
entfernt ist, das Einspritzloch desto mehr zu einer Aufweitungsrichtung
des sektorförmigen
Sprühnebels
in Bezug auf eine Mittelachse des sektorförmigen Sprühnebels entlang der Einspritzrichtung
geneigt sein, so dass es möglich
ist, zu verhindern, dass sich der Sprühnebel, der von jedem Einspritzloch
so eingespritzt wird, dass er den sektorförmigen Sprühnebel bildet, gegenseitig
beeinflusst und miteinander vereint. Daher ist es möglich, die
Zerstäubung
des sektorförmigen
Sprühnebels
zu unterstützen,
der in Bezug auf die axiale Linie der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
geneigt ist. Es ist auch möglich,
die gewünschte Form
des Sprühnebels
mit Hilfe des Einspritzens des Kraftstoffs von einer Vielzahl von
Einspritzlöchern, die
in der Einspritzlochplatte ausgebildet sind, in gewünschte Richtungen
zu erzielen.
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Bei
der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden
Erfindung wird, je weiter das Einspritzloch von einer imaginären Ebene
entfernt ist, die eine Mittelachse des sektorförmigen Sprühnebels entlang der Einspritzrichtung
enthält
und orthogonal zu dem sektorförmigen
Sprühnebel
ist, ein Winkel der Abweichung der Richtung der Einspritzung in
Bezug auf die imaginäre Ebene
desto größer. Je
weiter das Einspritzloch von der imaginären Ebene entfernt ist, desto
weiter ist der Sprühnebel
nämlich
von der Mitte des sektorförmigen
Sprühnebels
entfernt. Mit anderen Worten wird, je näher das Einspritzloch der imaginären Ebene
ist, der Divergenzwinkel in der Richtung der Einspritzung in Bezug
auf die imaginäre
Ebene desto geringer. Je näher
das Einspritzloch der imaginären
Ebene ist, desto näher
ist der Sprühnebel
nämlich
der Mitte des sektorförmigen
Sprühnebels.
Der von den entsprechenden Einspritzlöchern eingespritzte Sprühnebel, die
in der Einspritzlochplatte ausgebildet sind, überlappt sich nicht mit einem
weiteren Sprühnebel
in dem sektorförmigen
Sprühnebel,
so dass die Zerstäubung
des Sprühnebels,
der von den entsprechenden Einspritzlöchern eingespritzt wird, nicht
verhindert wird.
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Bei
der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung gemäß einem vierten Aspekt der
vorliegenden Erfindung sind die Abstände zwischen den äußersten
Einspritzlöchern,
die zueinander benachbart sind, in einer Umfangsrichtung annähernd gleich,
so dass es möglich
ist, die Abstände
zwischen den äußersten Einspritzlöchern so
weit wie möglich
zu vergrößern. Dementsprechend
erhöht
sich die Festigkeit der Einspritzlochplatte in einem Bereich, in
dem die äußersten
Einspritzlöcher
ausgebildet sind.
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Bei
der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung gemäß einem fünften und sechsten Aspekt der
vorliegenden Erfindung ist ein Einspritzloch innerhalb der äußersten
Einspritzlöcher
ausgebildet, so dass es möglich
ist, die Abstände
der Einspritzlöcher
im Vergleich mit einem Fall zu vergrößern, in dem die Einspritzlöcher nur
an der äußersten
Kreislinie ausgebildet sind. Dementsprechend erhöht sich die Festigkeit der
Einspritzlochplatte.
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Bei
der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung gemäß einem siebten Aspekt der
vorliegenden Erfindung sind äußere und
innere Einspritzlochgruppen durch eine Vielzahl von Einspritzlöchern gebildet,
die an einer Vielzahl von konzentrischen Kreisen ausgebildet und
angeordnet sind. Die Abstände
zwischen den Einspritzlöchern,
die zueinander benachbart sind, sind in der Umfangsrichtung jedes
Kreises annähernd
gleich, so dass es möglich
ist, die Abstände zwischen
den Einspritzlöchern
auf jeder Kreislinie so weit wie möglich zu vergrößern. Dementsprechend erhöht sich
die Festigkeit der Einspritzlochplatte in einem Bereich, in dem
die Einspritzlöcher
ausgebildet sind.
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Bei
der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden
Erfindung sind drei oder mehr innere Einspritzlöcher im Inneren der äußersten
Einspritzlöcher
ausgebildet und die Abstände
zwischen den benachbarten inneren Einspritzlöchern sind annähernd gleich.
Da es möglich
ist, die Abstände
zwischen den Einspritzlöchern so
weit wie möglich
zu vergrößern, erhöht sich
dementsprechend die Festigkeit der Einspritzlochplatte in einem
Bereich, in dem Einspritzlöcher
ausgebildet sind.
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Bei
der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung gemäß einem neunten Aspekt der
vorliegenden Erfindung sind die Abstände zwischen dem inneren Einspritzloch
und dem äußersten
Einspritzloch, das zu diesem benachbart ist, annähernd gleich, so dass es möglich ist,
die Abstände
zwischen dem inneren Einspritzloch und dem äußersten Einspritzloch so weit wie
möglich
zu vergrößern. Dementsprechend
erhöht sich
die Festigkeit der Einspritzlochplatte in einem Bereich, in dem
die Einspritzlöcher
ausgebildet sind.
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Bei
der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung gemäß einem zehnten Aspekt der
vorliegenden Erfindung ist eine Vielzahl von Inneren Einspritzlöchern im Inneren
der äußersten
Einspritzlöcher
ausgebildet. Die Abstände
zwischen jedem inneren Einspritzloch und dem äußersten Einspritzloch, das
zu diesem benachbart ist, und zwischen jedem inneren Einspritzloch
und einem benachbarten inneren Einspritzloch sind annähernd gleich,
so dass es möglich
ist, die Abstände
zwischen den Einspritzlöchern,
die in der Einspritzlochplatte ausgebildet sind, annähernd gleich zu
machen. Daher ist es möglich,
die Abstände
zwischen den Einspritzlöchern
so weit wie möglich
zu vergrößern. Daher
erhöht
sich die Festigkeit der Einspritzlochplatte in einem Bereich, in
dem die Einspritzlöcher
ausgebildet sind.
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Bei
der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung gemäß einem zwölften Aspekt der vorliegenden
Erfindung sind die Durchmesser der Einspritzlöcher gleich, die in der Einspritzlochplatte
ausgebildet sind, so dass die Menge von Kraftstoff, die aus jedem
Einspritzloch eingespritzt wird, gleich ist. Da die Konzentration
des sektorförmigen
Sprühnebels
gleich verteilt ist, ist es möglich,
eine Verringerung der Leistungsabgabe eines Verbrennungsmotors zu
verringern und einen Anstieg der nicht verbrannten Menge von Kraftstoff
zu verhindern.
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Bei
der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung gemäß einem dreizehnten Aspekt
der vorliegenden Erfindung sind die Durchmesser der Einspritzlöcher, die in
der Einspritzlochplatte ausgebildet sind, voneinander verschieden.
Unter der Vielzahl von Einspritzlöchern gibt es nämlich Einspritzlöcher mit
verschiedenen Durchmessern. Es ist möglich, die Konzentration des
sektorförmigen
Sprühnebels
mit Hilfe des Einstellens der Durchmesser der Einspritzlöcher gemäß den Anforderungen
an den Verbrennungsmotor einzustellen.
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Wenn
der Durchmesser eines Einspritzlochs im Vergleich zu der Dicke der
Einspritzlochplatte klein gemacht ist, das heißt, wenn die Länge des
Einspritzlochs in der Einspritzrichtung relativ zu dem Durchmesser
des Einspritzlochs lang ist, wird der von dem Einspritzloch eingespritzte
Kraftstoff weniger zerstäubt,
da die Kraftstoffströmung
in dem Einspritzloch gleich gerichtet wird.
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Bei
der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung gemäß einem vierzehnten Aspekt
der vorliegenden Erfindung ist die Einspritzlochplatte so gestaltet,
dass sie der folgenden Formel genügt: t/d ≤ 1,5 wobei der Wert „t" die Dicke der Einspritzlochplatte
ist und der Wert „d" der Durchmesser
der Vielzahl von Einspritzlöchern
ist. Die Kraftstoffzerstäubung
wird unterstützt,
da die Dicke „t" der Einspritzlochplatte
und genauer gesagt die obere Grenze der Länge der Einspritzlöcher in
der Einspritzrichtung relativ zu dem Durchmesser „d" des Einspritzlochs
bestimmt ist.
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Bei
der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung gemäß einem fünfzehnten Aspekt der vorliegenden
Erfindung bilden eine Endfläche
des Ventilelements an der Seite der Einspritzlochplatte und eine
Endfläche der
Einspritzlochplatte an der Seite des Ventilelements einen ungefähr flachen
Kraftstoffraum. Dementsprechend strömt, wenn das Ventilelement
den Ventilsitz verlässt,
Kraftstoff durch die Öffnung
zwischen dem Ventilelement und dem Ventilsitz und in die Einspritzlöcher und
zu einer parallelen Strömung entlang
der Endflächen-Einspritzlochplatte
an der Ventilelementseite. Die separaten Kraftstoffströmungen kollidieren
dann miteinander. Die kollidierenden Kraftstoffströmungen werden
zu turbulenten Strömungen
und werden von den entsprechenden Einspritzlöchern eingespritzt. Je turbulenter
die Kraftstoffströmungen
sind, desto besser werden die von den entsprechenden Einspritzlöchern eingespritzten Sprühnebel zerstäubt.
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Weitere
Anwendungsbereiche der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden
detaillierten Beschreibung ersichtlich. Es ist klar, dass die detaillierte
Beschreibung und die spezifizierten Beispiele die bevorzugten Ausführungsbeispiele
der Erfindung darstellen und nur der Veranschaulichung dienen und
nicht dazu gedacht sind, den Umfang der Erfindung zu beschränken.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung ist aus der folgenden detaillierten Beschreibung
und den beigefügten Zeichnungen
verständlich.
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1A ist
eine Ansicht einer Einspritzlochplatte gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung von oben;
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1B ist
eine schematische Darstellung, die eine Sprühnebelform gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist
eine Querschnittsansicht einer Einspritzvorrichtung gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel;
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3 ist
eine schematische Querschnittsansicht, die die Umgebung eines Einspritzlochs
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
zeigt;
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4 ist
eine Querschnittsansicht, die die Befestigungsposition der Einspritzvorrichtung
und die Sprühnebelbeschaffenheit
des Kraftstoffs in einer Verbrennungskammer gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
zeigt;
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5 ist
eine perspektivische Ansicht, die die Sprühnebelbeschaffenheit der Einspritzvorrichtung
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
zeigt;
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6A ist
eine Ansicht einer Einspritzlochplatte gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung von oben;
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6B ist
eine schematische Darstellung, die eine Sprühnebelform gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7A ist
eine Ansicht von oben einer Einspritzlochplatte gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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7B ist
eine schematische Darstellung, die eine Sprühnebelform gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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8 ist
eine Ansicht einer Einspritzlochplatte gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel
von oben;
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9A ist
eine Ansicht einer Einspritzlochplatte gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung von oben;
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9B ist
eine schematische Darstellung, die eine Sprühnebelform zeigt;
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10A ist eine Ansicht einer Einspritzlochplatte
gemäß einem
sechsten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung von oben;
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10B ist eine schematische Darstellung, die eine
Sprühnebelform
zeigt;
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11A ist eine Ansicht einer Einspritzlochplatte
gemäß einem
siebten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung von oben;
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11B ist eine schematische Darstellung, die eine
Sprühnebelform
zeigt;
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12A ist eine Ansicht einer Einspritzlochplatte
gemäß einem
achten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung von oben;
-
12B ist eine schematische Darstellung, die eine
Sprühnebelform
zeigt;
-
13A ist eine Ansicht einer Einspritzlochplatte
gemäß einem
neunten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung von oben;
-
13B ist eine schematische Darstellung, die eine
Sprühnebelform
zeigt;
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14 ist
eine perspektivische Ansicht, die die Sprühnebelbeschaffenheit einer
Einspritzvorrichtung gemäß dem neunten
Ausführungsbeispiel
zeigt;
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15A ist eine Ansicht einer Einspritzlochplatte
gemäß einem
zehnten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung von oben;
-
15B ist eine schematische Darstellung, die eine
Sprühnebelform
zeigt;
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16A ist eine Ansicht einer Einspritzlochplatte
gemäß einem
elften Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung von oben;
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16B ist eine schematische Darstellung, die eine
Sprühnebelform
zeigt;
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17A ist eine Ansicht einer Einspritzlochplatte
gemäß einem
zwölften
Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung von oben;
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17B ist eine schematische Darstellung, die eine
Sprühnebelform
zeigt;
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18A ist eine perspektivische Ansicht der Anordnung
der Einspritzlöcher
und der Position des Sprühnebels
gemäß einem
ersten Beispiel, das nicht durch die vorliegende Erfindung abgedeckt
ist;
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18B ist eine Ansicht der Anordnung der Einspritzlöcher und
der Einspritzpositionen von oben;
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19 ist
eine schematische Darstellung, die die geneigte Richtung eines sektorförmigen Sprühnebels
zeigt;
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20 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Anordnung der Einspritzlöcher und
der Positionen des Sprühnebels
gemäß einem
zweiten Beispiel zeigt, das nicht durch die vorliegende Erfindung
abgedeckt ist;
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21 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Anordnung von Einspritzlöchern und
der Position des Sprühnebels
gemäß einem
dritten Beispiel zeigt, das nicht durch die vorliegende Erfindung
abgedeckt ist;
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22A ist eine Querschnittsansicht, die ein Einspritzloch
und eine Sprühnebelform
gemäß einem ersten
Beispiel aus dem Stand der Technik zeigt;
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22B ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie
XXIIB-XXIIB in der 22A;
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23A ist eine Ansicht einer Einspritzlochplatte
gemäß einem
zweiten Beispiel aus dem Stand der Technik von oben; und
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23B ist eine schematische Darstellung, die eine
Sprühnebelform
gemäß dem zweiten
Beispiel aus dem Stand der Technik zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Die
folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele ist bloß exemplarischer
Natur und keineswegs dazu gedacht, die Erfindung, ihre Anwendung
oder ihre Verwendungen zu beschränken.
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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Die 4 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Eine Einspritzvorrichtung 10 ist
an einem Zylinderkopf 102 befestigt. Die Einspritzvorrichtung 10 ist
die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
eines Direkteinspritz-Benzinverbrennungsmotors,
der Kraftstoff direkt in eine Verbrennungskammer 106 einspritzt,
die durch die Innenfläche
eines Zylinderblocks 100, die Innenfläche des Zylinderkopfes 102 und
die obere Oberfläche
eines Kolbens 104 ausgebildet ist. Der Kraftstoffeinspritzdruck
der Einspritzvorrichtung 10 beträgt 10 MPa bis 30 MPa. Ein Sprühnebel 24 aus
Kraftstoff von der Einspritzvorrichtung 10 hat die Form
eines flachen Sektors, wie dies in den 4 und 5 gezeigt
ist. Der sektorförmige
Sprühnebel 24 wandert
von einer Achsenlinie 108 der Einspritzvorrichtung 10 weg
und wird in Bezug auf die axiale Linie 108 geneigt, wenn sich
der Sprühnebel 24 in
der Einspritzrichtung fortbewegt, wie dies in der 5 gezeigt
ist. Die axiale Linie 108 ist eine Linie entlang einer
Sitzrichtung eines Ventilelements 30 der Einspritzvorrichtung 10 an einem
Ventilsitz 14. Das Einstellen eines geeigneten Winkels
für die
Neigung des sektorförmigen
Sprühnebels 24 in
Bezug auf die axiale Linie 108 der Einspritzvorrichtung 10 macht
es möglich,
zu verhindern, dass der sektorförmige
Sprühnebel 24 an
einer Zündkerze 105,
an dem Kolben 104 und der Innenfläche des Zylinderblocks 108 anhaftet,
die die Verbrennungskammer 106 bildet, so dass die Verflüssigung des
sektorförmigen
Sprühnebels 24 verhindert
wird.
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Ein
Ventilkörper 12,
wie er in der 2 gezeigt ist, ist an der Innenwand
des Endes eines Ventilgehäuses 16 an
der Kraftstoffeinspritzseite angeschweißt. Der Ventilkörper 12 besitzt
eine konische innere Oberfläche 13,
deren Durchmesser sich an der Seite der Einspritzlochplatte 20 einer
Kraftstoffströmungsrichtung
annähert.
Der Ventilsitz 14, an dem sich eine Düsennadel 30 als ein
Ventilelement absetzen kann, ist in der konischen Oberfläche 13 ausgebildet.
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Die
Einspritzlochplatte 20, die in einer rohrförmigen Form
mit einem Boden ausgebildet ist, ist zwischen der unteren Innenfläche des
Ventilgehäuses 16 und
der unteren Außenfläche des
Ventilkörpers 12 ausgebildet.
An der Einspritzlochplatte 20 sind, wie dies in der 1 gezeigt ist, insgesamt fünf Einspritzlöcher 21, 22 und 23 an
dem äußersten Kreis
ausgebildet und angeordnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Kreis
entweder ein perfekter Kreis oder eine Ellipse. Die Einspritzlöcher 21, 22 und 23 sind
durch einen Pressvorgang, eine Laserbearbeitung oder eine Funkenentladungsbearbeitung
ausgebildet. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind,
wie es vorstehend beschrieben ist, alle Einspritzlöcher an
dem einzigen Kreis ausgebildet und angeordnet. In einem Fall, in
dem kein Einspritzloch im Inneren des Kreises ausgebildet ist, schreibt
dieses Ausführungsbeispiel
vor, dass die Einspritzlöcher an
demselben äußersten
Kreis ausgebildet und angeordnet sind. Die Abstände zwischen den benachbarten
Einspritzlöchern
in einer Umfangsrichtung sind annähernd gleich und die Durchmesser
der entsprechenden Einspritzlöcher
sind zueinander gleich. Die Kraftstoffeinspritzung von den Einspritzlöchern 21, 22 und 23 wird
unterbrochen, wenn die Düsennadel 30 an
dem Ventilsitz 14 zum Sitzen kommt, und die Krafteinspritzung
von diesen wird ermöglicht, wenn
die Düsennadel 30 den
Ventilsitz 14 verlässt.
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Unter
Bezugnahme auf die 3 ist eine Endfläche 32 der
Düsennadel 30 an
einer Seite der Einspritzlochplatte flach. Ein Kraftstoffraum 80,
der durch die Endfläche 32 an
der Seite der Einspritzlochplatte und eine Endfläche 26 der Einspritzlochplatte 20 an
einer Düsennadelseite
definiert ist, ist flach. Die Einspritzlochplatte 20 ist
so gestaltet, dass sie die folgende Formel erfüllt: t/d ≤ 1,5 wobei der Wert „t" die Dicke der Einspritzlochplatte 20 ist
und der Wert „d" der Durchmesser
jedes der Einspritzlöcher
ist.
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Wie
dies in der 2 gezeigt ist, ist ein Rohrelement 40,
das in den Innenumfang des Ventilgehäuses 16 an der entgegen
gesetzten Seite der Einspritzlöcher
eingeführt
ist, an dem Ventilgehäuse 16 durch
Schweißen
gesichert. Das Rohrelement 40 besitzt einen ersten magnetischen
Rohrabschnitt 42, einen nicht magnetischen Rohrabschnitt 44 und
einen zweiten magnetischen Rohrabschnitt 46, die in dieser
Reihenfolge von der Einspritzlochplatte 20 her angeordnet
sind. Der nicht magnetische Rohrabschnitt verhindert, dass sich
der erste und der zweite rohrförmige
Abschnitt 42, 46 magnetisch kurzschließen.
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Ein
beweglicher Kern 50, der aus magnetischem Material besteht,
das in eine rohrförmige
Form gebracht wurde, ist an einem Ende 34 der Düsennadel 30 an
der entgegen gesetzten Seite der Einspritzlöcher angeschweißt. Der
bewegliche Kern 50 bewegt sich mit der Düsennadel 30 hin
und her. Ein Ausstoßloch 52,
das durch die rohrförmige
Wand des beweglichen Kerns 50 dringt, bildet einen Kraftstoffkanal,
der die Innenseite und die Außenseite
des beweglichen Kerns 50 verbindet.
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Ein
fixierter Kern 54, der aus einem magnetischen Material
besteht, ist in eine rohrförmige
Form gebracht. Der fixierte Kern 54, der in das rohrförmige Element 40 eingeführt ist,
ist an dem rohrförmigen Element 40 durch
Schweißen
befestigt. Der fixierte Kern 54 ist in solch einer Weise
weiter von den Einspritzlöchern
entfernt angeordnet als der bewegliche Kern 50, dass er
dem beweglichen Kern 50 zugewandt ist.
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Eine
Einstellleitung 56, die durch Druck in den fixierten Kern 54 eingesetzt
ist, bildet den Kraftstoffkanal in dem fixierten Kern 54.
Ein Ende einer Feder 58 ist an der Einstellleitung 56 gesichert
und das andere Ende der Feder 58 ist an dem beweglichen
Kern 50 gesichert. Das Einstellen der Menge der Presspassungs-Einstellleitung 56 macht
es möglich,
die Last der Feder 58 zu variieren, die zu dem beweglichen
Kern 50 addiert wird. Die Vorspannkraft der Feder 58 spannt
den beweglichen Kern 50 und die Düsennadel 30 zu dem
Ventilsitz 14 hin vor.
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Eine
Spule 60 ist um einen Spulenkörper 62 gewunden.
Ein Anschluss 65, der in einer Anschlussvorrichtung 64 durch
Einlageformen ausgebildet ist, ist elektrisch mit der Spule 60 verbunden.
Wenn die Spule 60 mit Energie beaufschlagt wird, wird eine magnetische
Anziehungskraft zwischen dem beweglichen Kern 50 und dem
fixierten Kern 54 erzeugt, so dass der bewegliche Kern 50 zu
einer Seite des fixierten Kerns 54 hin gegen die Vorspannkraft
der Feder 58 angezogen wird.
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Der
Filter 70, der stromaufwärtig der Kraftstoffströmung in
dem fixierten Kern 54 angeordnet ist, entfernt Brennstoffe
aus dem Kraftstoff, der der Einspritzvorrichtung 10 zugeführt wird.
Der Kraftstoff, der in den fixierten Kern 54 durch den
Filter 70 strömt,
durchläuft
anschließend
den Kraftstoffkanal im Inneren der Einstellleitung 56,
den Kraftstoffkanal im Inneren des beweglichen Kerns 50,
das Ausstoßloch 52 und
den Raum zwischen dem Innenumfang des Ventilgehäuses 16 und dem Außenumfang
der Düsennadel 30.
Wenn die Düsennadel 30 den
Ventilsitz 14 verlässt,
wird der Kraftstoff, der durch einen Öffnungskanal strömt, der
zwischen der Düsennadel 30 und
dem Ventilsitz 14 ausgebildet ist, zu den Einspritzlöchern 21, 22 und 23 geleitet.
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Die
Anordnung der Einspritzlöcher 21, 22 und 23,
die in der Einspritzlochplatte 20 ausgebildet sind, und
die Form eines Sprühnebels
sind im Folgenden im Detail beschrieben. Der von den entsprechenden
Einspritzlöchern
eingespritzte Sprühnebel bildet
den flachen sektorförmigen
Sprühnebel 24,
wie dies in der 1 gezeigt ist. Das
Einspritzloch 21 ist an einer imaginären Ebene 90 positioniert,
die die Mittelachse des sektorförmigen
Sprühnebels 24 entlang
der Einspritzrichtung beinhaltet und orthogonal zu dem sektorförmigen Sprühnebel 24 ist.
Die Einspritzlöcher 22 und
die Einspritzlöcher 23,
die von der imaginären
Ebene 90 in dieser Reihenfolge entfernt sind, sind symmetrisch
in Bezug auf die Schnittlinie der Einspritzlochplatte 20 und
der imaginären
Ebene 90. Unter Bezugnahme auf die 3 ist, wenn
der Divergenzwinkel der Richtung der Einspritzung des Einspritzlochs 21 in
Bezug auf die imaginäre
Ebene 90 der Wert α ist
(nicht in der 3 gezeigt), ist der Divergenzwinkel
der Richtung der Einspritzung der Einspritzlöcher 22 der Wert β und der
Divergenzwinkel der Richtung der Einspritzung der Einspritzlöcher 23 der
Wert γ,
wobei die Winkel α, β, γ die folgende Formel
erfüllen: α < β < γ wobei α = 0 gilt.
Mit anderen Worten wird, je weiter das Einspritzloch von der imaginären Ebene 90 entfernt
ist, der Divergenzwinkel der Richtung der Einspritzung jedes Einspritzlochs
in Bezug auf die imaginäre
Ebene 90 desto größer.
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Wenn
der Divergenzwinkel in der Richtung der Einspritzung in Bezug auf
die imaginäre
Ebene 90 groß ist,
ist der Sprühnebel,
der von dem Einspritzloch eingespritzt wird, entfernt von der Mitte
des sektorförmigen
Sprühnebels 24.
Dementsprechend ist, wie dies in der 1 gezeigt
ist, ein Sprühnebel 24a,
der von dem Einspritzloch 21 eingespritzt wird, in der
Mitte des sektorförmigen
Sprühnebels 24 angeordnet,
ein Sprühnebel 24b,
der von den Einspritzlöchern 22 eingespritzt
wird, außerhalb
des Sprühnebels 24a angeordnet
und ein Sprühnebel 24c,
der von den Einspritzlöchern 23 eingespritzt
ist, außerhalb
des Sprühnebels 24b angeordnet.
Der von den entsprechenden Einspritzlöchern eingespritzte Sprühnebel bildet
den sektorförmigen
Sprühnebel 24,
ohne dass sie sich überlappen,
so dass die Zerstäubung
des sektorförmigen
Sprühnebels 24 nicht verhindert
wird.
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Die
Sprühnebeldichte
des sektorförmigen Sprühnebels 24 ist
in seiner Streurichtung gleich, da die Durchmesser der entsprechenden
Einspritzlöcher
gleich sind und die Mengen von Kraftstoff gleich sind, die von den
entsprechenden Einspritzlöchern eingespritzt
werden. Mit anderen Worten ist die Gleichmäßigkeit des sektorförmigen Sprühnebels 24 verbessert.
Die Verbesserung der Gleichmäßigkeit des
sektorförmigen
Sprühnebels 24 macht
es möglich,
eine gute Verbrennung zu erhalten, da es in dem sektorförmigen Sprühnebel 24 keinen
Bereich mit einer besonders hohen Konzentration oder einer besonders
niedrigen Konzentration gibt. Daher ist es möglich, die Verringerung der
Verbrennungsmotor-Leistungsabgabe zu verhindern und die Menge von
nicht verbranntem Kraftstoff zu verringern.
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Bei
dem ersten Ausführungsbeispiel
ist der flache Kraftstoffraum 80 durch die Endfläche 32 der Düsennadel 30 an
der Seite der Einspritzlochplatte und der Endfläche 26 der Einspritzlochplatte 20 an der
Düsennadelseite
definiert. Wenn die Düsennadel 30 den
Ventilsitz 14 verlässt,
wird der Kraftstoff, der in den Kraftstoffraum 80 durch
die Öffnung
zwischen der Düsennadel 30 und
dem Ventilsitz 14 strömt, durch
die Endfläche 32 der
Düsennadel 30 an
der Seite der Einspritzlochplatte und der Endfläche 26 der Einspritzlochplatte 20 an
der Düsennadelseite
so geleitet, dass er parallel entlang der Einspritzlochplatte strömt. Die
parallele Strömung,
die entlang der Einspritzlochplatte 20 strömt, kollidiert
mit jeder anderen und wird zu einer turbulenten Strömung. Die turbulente
Strömung
wird von jedem Einspritzloch eingespritzt. Das Einspritzen der turbulenten
Kraftstoffströmung
von einem Einspritzloch unterstützt
die Zerstäubung
des Sprühnebels.
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Da
die Dicke „t" der Einspritzlochplatte 20 und
der Durchmesser „d" der Einspritzlochplatte
die Formel t/d ≤ 1,5
erfüllt,
ist die Obergrenze der Dicke „t" relativ zu dem Durchmesser „d" des Einspritzlochs definiert.
Da die Dicke „t" relativ zu dem Durchmesser „d" des Einspritzlochs
nicht zu dick wird, nämlich
die Länge
jedes Einspritzlochs nicht zu lange in der Einspritzrichtung wird,
ist die Kraftstoffströmung
in jedes Einspritzloch eine turbulente Strömung oder wird zu einer solchen
und es wird verhindert, dass sie sich gleich richtet, während sie
durch jedes Einspritzloch läuft.
Dementsprechend wird die Zerstäubung
unterstützt.
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Die 6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Insgesamt fünf Einspritzlöcher 111 und 112,
deren Durchmesser untereinander gleich sind, sind in der Einspritzlochplatte 110 ausgebildet.
Das Einspritzloch 111 als ein inneres Einspritzloch ist
in der Mitte der Einspritzlochplatte 110 ausgebildet und
die anderen vier Einspritzlöcher 112 sind
an derselben äußersten
Kreislinie ausgebildet und angeordnet. Das Einspritzloch 111 befindet
sich auf der imaginären
Ebene 90 und die Einspritzlöcher 112 sind in Bezug
auf die Schnittlinie der Einspritzlochplatte 110 und der
imaginären
Ebene 90 symmetrisch angeordnet. Die Abstände zwischen den
benachbarten Einspritzlöchern 112 in
einer Umfangsrichtung sind annähernd
gleich. Die zwei Einspritzlöcher 112,
die an beiden Seiten der imaginären Ebene
angeordnet sind, sind um den selben Abstand von der imaginären Ebene 90 entfernt,
aber der Divergenzwinkel in der Richtung der Einspritzung von diesen
in Bezug auf die imaginäre
Ebene 90 unterscheidet sich.
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Der
von den Einspritzlöchern 111 und 112 eingespritzte
Sprühnebel
bildet einen flachen sektorförmigen
Sprühnebel 114 und
die Sprühnebelkonzentration
in dem sektorförmigen
Sprühnebel 140 ist annähernd gleich
verteilt.
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(Drittes Ausführungsbeispiel)
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Die 7 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Insgesamt zehn Einspritzlöcher 121, 122,
deren Durchmesser untereinander gleich ist, sind in einer Einspritzlochplatte 120 ausgebildet.
Die vier Einspritzlöcher 121,
die eine innere Einspritzlochgruppe bilden, sind an einer inneren
Kreislinie ausgebildet und angeordnet und die anderen sechs Einspritzlöcher 122 sind
an der äußersten
Kreislinie in solch einer Weise ausgebildet und angeordnet, dass
die Abstände
zwischen den benachbarten Einspritzlöchern 121 und 122 in
einer Umfangsrichtung annähernd
gleich sind. Die Einspritzlöcher 121, 122 sind
in Bezug auf die Schnittlinie der Einspritzlochplatte 120 und
der imaginären Ebene 90 symmetrisch
angeordnet. Die innere Kreislinie, an der die Einspritzlöcher 121 als
die inneren Einspritzlöcher
angeordnet sind, und die äußerste Kreislinie,
an der die Einspritzlöcher 122 angeordnet sind,
sind konzentrische Kreislinien. Sogar dann, wenn die innere Kreislinie,
an der die Einspritzlöcher 121 angeordnet
sind, oder die äußerste Kreislinie,
an der die Einspritzlöcher 122 angeordnet
sind, eine Ellipse ist, werden die innere Kreislinie und die äußere Kreislinie
bei diesem Ausführungsbeispiel
als die konzentrischen Kreislinien betrachtet, so lange die Mitten
der perfekten Kreislinien und der Ellipsen miteinander übereinstimmen.
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Die
Einspritzlöcher 121 sind
annähernd gleich
mit den Einspritzlöchern 122 ausschließlich in der
Mitte der Einspritzlochplatte 110 angeordnet. Je weiter
jedes Einspritzloch von der imaginären Ebene 90 entfernt
ist, desto größer wird
der Divergenzwinkel in der Richtung der Einspritzung. Die Divergenzwinkel
in der Richtung der Einspritzung der Einspritzlöcher werden bei demselben Abstand
weg von der imaginären
Ebene 90 variiert. Von den Einspritzlöchern 121, 122 eingespritzter
Sprühnebel
bildet einen flachen sektorförmigen
Sprühnebel 124 und
die Sprühnebelkonzentration
in dem sektorförmigen Sprühnebel 124 ist
annähernd
gleich verteilt.
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Bei
dem dritten Ausführungsbeispiel überlappt
sich der von jedem Einspritzloch eingespritzte Sprühnebel nicht
in dem sektorförmigen
Sprühnebel, da,
je weiter jedes Einspritzloch von der imaginären Ebene 90 entfernt
ist, der Divergenzwinkel in der Richtung der Einspritzung desto
größer wird.
Daher wird die Zerstäubung
des Sprühnebels
von jedem Einspritzloch nicht verhindert.
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(Viertes Ausführungsbeispiel)
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Die 8 zeigt
ein viertes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Sechs Einspritzlöcher 125 und sechs
Einspritzlöcher 126,
deren Durchmesser untereinander gleich sind, sind in einer Einspritzlochplatte 124 ausgebildet.
Die sechs Einspritzlöcher 125,
die eine innere Einspritzlochgruppe bilden, sind an einer inneren
Kreislinie ausgebildet und angeordnet, und die anderen sechs Einspritzlöcher 126,
die eine äußere Einspritzlochgruppe
bilden, sind an der äußersten
Kreislinie ausgebildet und angeordnet. Die Löcher sind in solch einer Weise
angeordnet, dass die Abstände
zwischen den benachbarten Einspritzlöchern in einer Umfangsrichtung
annähernd
gleich sind.
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Die
Abstände
zwischen den benachbarten Einspritzlöchern, die durch abwechselnde
lange und kurze gestrichelte Linien in der 8 verbunden sind,
sind annähernd
gleich. Das heißt,
die drei Abstände,
die durch 1) ein äußeres Einspritzloch 126 und
seine nächst
gelegenen zwei inneren Einspritzlöcher 125, und 2) den
Abstand zwischen diesen zwei Einspritzlöchern 125, die dem äußeren Einspritzloch 126 der
vorstehenden Bedingung „1" am nächsten liegen,
ausgebildet sind, sind annähernd
gleich. Gemäß diesem
Aufbau ist es möglich,
die Festigkeit der Einspritzlochplatte 124 zu erhöhen, indem
die Abstände
zwischen den Einspritzlöchern
so weit wie möglich
vergrößert werden.
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(Fünftes
Ausführungsbeispiel)
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Die 9A und 9B zeigen
ein fünftes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Insgesamt fünf Einspritzlöcher 131, 132 und 133 sind
in einer Einspritzlochplatte 130 ausgebildet. Das Einspritzloch 131 ist
an der imaginären
Ebene 90 ausgebildet. Die Einspritzlöcher 132 und die Einspritzlöcher 133,
die in dieser Reihenfolge jeweils weiter von der imaginären Ebene 90 entfernt
sind, sind in Bezug auf die Schnittlinie der Einspritzlochplatte 130 und
der imaginären
Ebene 90 symmetrisch. Je weiter die Einspritzlöcher von
der imaginären
Ebene 90 entfernt sind, desto größer wird der Divergenzwinkel
in der Richtung der Einspritzung, der durch die Einspritzlöcher 142, 143 in
Bezug auf die imaginäre
Ebene 90 ausgebildet ist.
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Von
den Einspritzlöchern 131, 132 eingespritzte
Sprühnebelstrahlen
sind in der Mitte eines sektorförmigen
Sprühnebels 134 angeordnet
und von den Einspritzlöchern 133 eingespritzte
Sprühnebelstrahlen
sind außerhalb
des sektorförmigen Sprühnebels 134 in
einer gestreuten Weise angeordnet. Die Durchmesser der Einspritzlöcher 131, 132 sind
untereinander gleich und der Durchmesser der Einspritzlöcher 133 ist
größer als
der der Einspritzlöcher 131, 132.
Die Menge von Kraftstoff, die von dem Einspritzloch 133 eingespritzt
wird, ist größer als
die von jedem einzelnen Einspritzloch 131, 132,
so dass die Sprühnebelkonzentration
in dem äußeren Bereich
des sektorförmigen
Sprühnebels 134 größer als in
der Mitte ist. Dementsprechend ist die Durchdringungskraft in dem äußeren Bereich
des sektorförmigen
Sprühnebels 134 größer als
in der Mitte.
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(Sechstes Ausführungsbeispiel)
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Die 10 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Insgesamt fünf Einspritzlöcher 141, 142 und 143 sind
in einer Einspritzlochplatte 140 ausgebildet. Das Einspritzloch 141 befindet
sich an der imaginären
Ebene 90. Die Einspritzlöcher 142 und die Einspritzlöcher 143,
die in dieser Reihenfolge zunehmend weiter von der imaginären Ebene 90 entfernt
sind, sind in Bezug auf die Schnittlinie der Einspritzlochplatte 140 und
der imaginären
Ebene 90 symmetrisch. Je weiter die Einspritzlöcher 142, 143 von
der imaginären
Ebene 90 entfernt sind, desto größer wird der Divergenzwinkel
der Richtung der Einspritzung der Einspritzlöcher 142, 143 in
Bezug auf die imaginäre
Ebene 90.
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Von
den Einspritzlöchern 141, 142 eingespritzter
Sprühnebel
befindet sich in der Mitte eines sektorförmigen Sprühnebels 144 und der
von den Einspritzlöchern 143 eingespritzte
Sprühnebel
befindet sich außerhalb
des sektorförmigen
Sprühnebels 144 in
einer gestreuten Richtung oder Weise. Die Durchmesser der Einspritzlöcher 141, 142 sind
untereinander gleich und die Durchmesser der Einspritzlöcher 141, 142 sind
größer als
der des Einspritzlochs 143. Die Menge von Kraftstoff, die
von dem Einspritzloch 141 oder 142 eingespritzt
wird, ist größer als
die von dem Einspritzloch 143, so dass die Sprühnebelkonzentration
in der Mitte und in der Nähe der
Mitte des sektorförmigen
Sprühnebels 144 größer als
in dem äußeren Bereich
des Sprühnebels
ist. Dementsprechend ist die Durchdringungskraft in dem äußeren Bereich
des sektorförmigen
Sprühnebels 144 stärker als
in der Mitte.
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(Siebtes und achtes Ausführungsbeispiel)
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Die 11 und 12 zeigen
jeweils ein siebtes und ein achtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Die Positionen der Einspritzlöcher 151, 152,
die in einer Einspritzlochplatte 150 des siebten Ausführungsbeispiels
ausgebildet sind, und die Positionen der Einspritzlöcher 161, 162,
die in einer Einspritzlochplatte 160 des achten Ausführungsbeispiels
ausgebildet sind, sind dieselben wie die der Einspritzlöcher 121, 122 des
dritten Ausführungsbeispiels,
das in der 7 gezeigt ist. Die Einspritzlöcher 151, 161 als
innere Einspritzlöcher
entsprechen den Einspritzlöchern 121 und
die Einspritzlöcher 152, 162 entsprechen
den Einspritzlöchern 122.
Die Durchmesser der Einspritzlöcher 151, 152, 161, 162 sind
untereinander gleich.
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Bei
dem dritten Ausführungsbeispiel
ist, wie dies in der 7 gezeigt ist,
die Sprühnebelkonzentration
des sektorförmigen
Sprühnebels 124 in
der Streurichtung des sektorförmigen
Sprühnebels 124 annähernd gleich
verteilt. Bei dem siebten Ausführungsbeispiel
der 11 ist die Sprühnebelkonzentration andererseits
in beiden äußeren Bereichen
des sektorförmigen
Sprühnebels 124 hoch,
aber in der Mitte niedrig, indem der Divergenzwinkel in der Richtung
der Einspritzung der Einspritzlöcher 151, 152 eingestellt
wird. Bei dem achten Ausführungsbeispiel der 12 ist die Sprühnebelkonzentration in beiden äußeren Bereichen
des sektorförmigen
Sprühnebels 164 niedrig
und in der Mitte des sektorförmigen Sprühnebels 164 hoch.
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(Neuntes Ausführungsbeispiel)
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Die 13 und 14 zeigen
ein neuntes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Fünf
Einspritzlöcher 171,
deren Durchmesser zueinander gleich sind, sind in einer Einspritzlochplatte 170 ausgebildet
und an derselben Kreislinie angeordnet. Je weiter die Einspritzlöcher 171 von
der imaginären
Ebene 90 entfernt sind, desto größer wird der Divergenzwinkel
in der Richtung der Einspritzung, der durch die Einspritzlöcher 171 in
Bezug auf die imaginäre
Ebene 90 ausgebildet ist.
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Von
den Einspritzlöchern 171 eingespritzter Sprühnebel bildet
einen sektorförmigen
Sprühnebel 174,
der flach und gebogen ist. Die Sprühnebelkonzentration des sektorförmigen Sprühnebels 174 ist
in der Streurichtung des sektorförmigen
Sprühnebels 174 annähernd gleich
verteilt. Der flache und gebogene sektorförmige Sprühnebel 174, der in
der 14 gezeigt ist, wird zu einem Randbereich zwischen
der oberen Oberfläche
des Blocks 104 und dem Innenumfang des Zylinderblocks 100 (Bezugnahme
auf 4) auf solch eine Weise eingespritzt, dass er
an eine gebogene Fläche
an dem äußeren Rand
des kreisförmigen
oberen Endes des Kolbens 104 passt.
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Da
der sektorförmige
Sprühnebel 174 zu
der am weitesten entfernten Position von den Einspritzlöchern der
Einspritzvorrichtung 10 eingespritzt wird, wird die Durchdringungskraft
geschwächt,
wenn der sektorförmige
Sprühnebel 174 die
obere Oberfläche des
Kolbens 104 und den Innenumfang des Zylinderblocks 100 (Bezugnahme
auf 4) erreicht, so dass verhindert wird, dass sich
der Kraftstoff an der oberen Oberfläche des Kolbens 104 und
dem Innenumfang des Zylinderblocks 100 (Bezugnahme auf
die 4) verflüssigt.
Dementsprechend ist es möglich, die
Erzeugung von nicht verbranntem Kraftstoff zu verringern.
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(Zehntes, elftes und zwölftes Ausführungsbeispiel)
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Die 15, 16 und 17 zeigen jeweils ein zehntes, elftes und
zwölftes
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Die Positionen der Einspritzlöcher 181, 182,
die in einer Einspritzlochplatte 180 des zehnten Ausführungsbeispiels
ausgebildet sind, die Positionen der Einspritzlöcher 191, 192,
die in einer Einspritzlochplatte des elften Ausführungsbeispiels ausgebildet
sind, und die Positionen der Einspritzlöcher 201, 202,
die in einer Einspritzlochplatte 200 des zwölften Ausführungsbeispiels
ausgebildet sind, sind dieselben wie die der Einspritzlöcher 121, 122 des
dritten Ausführungsbeispiels.
Die Einspritzlöcher 181, 191 und 201 als
innere Einspritzlöcher entsprechen
den Einspritzlöchern 121 und
die Einspritzlöcher 182, 192 und 202 entsprechen
den Einspritzlöchern 122.
Die Durchmesser der Einspritzlöcher 181, 182, 191, 192, 201 und 202 sind
untereinander gleich.
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Bei
dem dritten Ausführungsbeispiel
ist, wie dies in der 7 gezeigt ist,
der von den Einspritzlöchern 121, 122 eingespritzte
Sprühnebel
in einer Linie angeordnet. Bei dem zehnten Ausführungsbeispiel ist der von
den Einspritzlöchern 181, 182 eingespritzte
Sprühnebel
andererseits so in zwei Reihen angeordnet, dass er einen flachen
sektorförmigen Sprühnebel 184 bildet.
Die Sprühnebelkonzentration ist
in dem sektorförmigen
Sprühnebel 184 annähernd gleich
verteilt. Bei dem elften Ausführungsbeispiel der 16 ist der von den Einspritzlöchern 191, 192 eingespritzte
Sprühnebel
in zwei Reihen angeordnet, von denen eine so versetzt ist, dass
ein flacher sektorförmiger
Sprühnebel 194 ausgebildet
wird. Bei der Anordnung mit der versetzten Reihe überlappt
sich kein Teil jeder Reihe in ihrer Längsrichtung mit der nächstliegenden
Reihe. Die Sprühnebelkonzentration
ist in dem sektorförmigen
Sprühnebel 194 annähernd gleich
verteilt. Bei dem zwölften
Ausführungsbeispiel
der 17 ist der von den Einspritzlöchern 201, 202 eingespritzte
Sprühnebel
in drei Reihen so angeordnet, dass ein flacher sektorförmiger Sprühnebel 204 ausgebildet
wird. Die Sprühnebelkonzentration
in dem sektorförmigen
Sprühnebel 204 ist
annähernd
gleich verteilt.
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(Erstes, zweites und drittes Beispiel,
das nicht durch die Erfindung abgedeckt ist)
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Die 18A, 18B und 19 zeigen ein
erstes Beispiel, das nicht durch die vorliegende Erfindung abgedeckt
ist, und die 20 und 21 zeigen
ein erstes und ein zweites Beispiel, das nicht durch die vorliegende
Erfindung abgedeckt ist. Bei dem ersten Beispiel, das in den 18A und 18B gezeigt
ist, sind insgesamt sechs Einspritzlöcher 211, 212 und 213,
deren Durchmesser untereinander gleich ist, in einer Einspritzlochplatte 210 ausgebildet
und sind an derselben einzigen Kreislinie gemäß einem gleichmäßigen Abstand
angeordnet. Ein sektorförmiger
Sprühnebel 214,
der in der 19 gezeigt ist, wandert von
der Achslinie 108 der Einspritzvorrichtung 10 weg,
da er nämlich
in Bezug auf die Achslinie 108 geneigt ist. Das heißt, der
sektorförmige
Sprühnebel 214 entfernt
sich weiter von der Achslinie 108, wenn sich der Sprühnebel von
der Einspritzvorrichtung 10 entfernt, das heißt der Sprühnebel 214 bewegt
sich in der Fortbewegungsrichtung fort.
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In
der Einspritzlochplatte 210 sind die Einspritzlöcher 211 der
geneigten Seite des sektorförmigen
Sprühnebels 214 am
nächsten
und die Einspritzlöcher 212 und
die Einspritzlöcher 213 sind
in dieser Reihenfolge weiter von der geneigten Seite des sektorförmigen Sprühnebels 214 entfernt.
Je weiter das Einspritzloch von der geneigten Seite des sektorförmigen Sprühnebels 214 entfernt
ist, desto mehr ist das Einspritzloch von der Mittelachse 214a des
sektorförmigen
Sprühnebels
entlang der Einspritzrichtung geneigt, so dass er in der Richtung
des sektorförmigen
Sprühnebels 214 streut.
Mit anderen Worten sind die Einspritzlöcher 213 am meisten
zu der Streurichtung des sektorförmigen
Sprühnebels 214 geneigt
und die Einspritzlöcher 212 und 211 sind
in dieser Reihenfolge weniger geneigt. Dementsprechend befindet
sich der von den Einspritzlöchern 211 eingespritzte
Sprühnebel
in der Mitte des sektorförmigen
Sprühnebels 214,
der von den Einspritzlöchern 212 eingespritzte
Sprühnebel
befindet sich außerhalb
des Sprühnebels
von den Einspritzlöchern 211 und
der von Einspritzlöchern 213 eingespritzte Sprühnebel befindet
sich in der äußersten
Position des sektorförmigen
Sprühnebels 214.
-
Bei
dem zweiten Beispiel, das in der 20 gezeigt
ist, sind fünf
Einspritzlöcher 222,
deren Durchmesser untereinander gleich sind, in einer Einspritzlochplatte 220 ausgebildet
und an derselben einzigen Kreislinie gemäß einem regelmäßigen Abstand
angeordnet. Wie bei dem ersten Beispiel der 19 wandert
ein sektorförmiger
Sprühnebel 224 weg
von der Achslinie 108 der Einspritzvorrichtung 10,
da er nämlich
in Bezug auf die Achslinie 108 geneigt ist, wenn sich der
Sprühnebel
in der Einspritzrichtung fortbewegt.
-
In
der Einspritzlochplatte 220 ist das Einspritzloch 221 der
geneigten Seite des sektorförmigen
Sprühnebels 224 am
nächsten
und die Einspritzlöcher 222 und
die Einspritzlöcher 223 sind
in dieser Reihenfolge weiter von der geneigten Seite des sektorförmigen Sprühnebels 224 entfernt.
Je weiter das Einspritzloch von der geneigten Seite des sektorförmigen Sprühnebels 224 entfernt
ist, desto mehr ist das Einspritzloch von der Mittelachse 224a des
sektorförmigen
Sprühnebels
entlang der Einspritzrichtung zu einer Streurichtung des sektorförmigen Sprühnebels 224 geneigt.
Mit anderen Worten sind die Einspritzlöcher 223 mehr geneigt
als die Einspritzlöcher 221.
Dementsprechend befindet sich der von Einspritzlöchern 221 eingespritzte
Sprühnebel
in der Mitte des sektorförmigen
Sprühnebels 224 und der
von den Einspritzlöchern 222 eingespritzte Sprühnebel befindet
sich außerhalb
des von den Einspritzlöchern 221 eingespritzten
Sprühnebels
und der von den Einspritzlöchern 223 eingespritzte Sprühnebel befindet
sich in der äußersten
Position des sektorförmigen
Sprühnebels 224.
-
Bei
dem dritten Beispiel, das in der 21 gezeigt
ist, sind zehn Einspritzlöcher 232,
deren Durchmesser untereinander gleich sind, in einer Einspritzlochplatte 230 ausgebildet
und an derselben einzigen Kreislinie gemäß einem regelmäßigen Abstand
angeordnet. Wie bei dem ersten Beispiel der 19 wandert
ein sektorförmiger
Sprühnebel 234 von
der Axiallinie 108 der Einspritzvorrichtung 10 weg,
da er nämlich
in Bezug auf die Achslinie 108 geneigt ist, während er
sich in der Einspritzrichtung fortbewegt. In der Einspritzlochplatte 230 sind
die Einspritzlöcher 231 der
geneigten Seite des sektorförmigen
Sprühnebels 234 am
nächsten
und der Abstand von der geneigten Seite des sektorförmigen Sprühnebels 224 erhöht sich
während
der Fortbewegung von den Einspritzlöchern 231 zu den Einspritzlöchern 232.
Je weiter das Einspritzloch von der geneigten Seite des sektorförmigen Sprühnebels 234 entfernt ist,
desto mehr ist das Einspritzloch von der Mittelachse 234a des
sektorförmigen
Sprühnebels
entlang der Einspritzrichtung zu der Streurichtung des sektorförmigen Sprühnebels 234 geneigt.
Mit anderen Worten sind die Einspritzlöcher 232 mehr geneigt
als die Einspritzlöcher 231.
Dementsprechend befindet sich der von den Einspritzlöchern 231 eingespritzte Sprühnebel in
der Mitte des sektorförmigen
Sprühnebels 234 und
die Einspritzposition streut den Sprühnebel zu der Außenseite
des sektorförmigen
Sprühnebels 234,
wenn das Einspritzloch 232 von der geneigten Seite des
sektorförmigen
Sprühnebels 234 entfernt
ist.
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Gemäß dem ersten,
zweiten und dritten Beispiel, die vorstehend beschrieben sind, ist,
je weiter ein Einspritzloch von der geneigten Seite eines sektorförmigen Sprühnebels
in Bezug auf die Achslinie 108 der Einspritzvorrichtung 110 entfernt
ist, das Einspritzloch desto mehr von der Mittelachse des sektorförmigen Sprühnebels
entlang der Einspritzrichtung zu der Streurichtung des sektorförmigen Sprühnebels
geneigt, so dass es möglich
ist, zu verhindern, dass sich der Sprühnebel von den entsprechenden Einspritzlöchern gegenseitig
beeinflusst und miteinander vereint. Daher ist es möglich, die
Zerstäubung des
sektorförmigen
Sprühnebels
zu unterstützen.
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Bei
dem ersten, zweiten und dritten Beispiel sind alle Einspritzlöcher an
derselben einzigen Kreislinie ausgebildet. Allerdings kann es möglich sein, mindestens
ein Einspritzloch im äußersten
Kreis auszubilden und die anderen Einspritzlöchern in solch einer Weise
auszubilden, dass, je weiter das Einspritzloch von der geneigten
Seite eines sektorförmigen Sprühnebels
in Bezug auf die Achslinie 108 der Einspritzvorrichtung 110 entfernt
ist, das Einspritzloch desto mehr von der Mittelachse des sektorförmigen Sprühnebels
entlang der Einspritzrichtung zu der Streurichtung des sektorförmigen Sprühnebels
geneigt ist. Die im Inneren des äußersten
Kreises ausgebildeten Einspritzlöcher
können
an einer Vielzahl von Kreislinien angeordnet sein, die mit der äußersten
Kreislinie konzentrisch sind.
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Bei
der vorstehend beschriebenen Vielzahl von Ausführungsbeispielen sind die Einspritzlöcher an
der äußersten
Kreislinie in ungefähr
gleichmäßigen Abständen in
der Umfangsrichtung ausgebildet und angeordnet. In einem Fall, in
dem die Einspritzlöcher
im Inneren der äußersten
Kreislinie ausgebildet sind, sind die Einspritzlöcher gleichmäßig im Inneren
der äußersten
Kreislinie angeordnet oder die Einspritzlöcher sind in solch einer Weise
angeordnet, dass die Abstände
zwischen den inneren Einspritzlöchern,
die innerhalb der äußersten
Kreislinie ausgebildet sind, und dem äußersten Einspritzloch, das
zu dem inneren Einspritzloch benachbart ist, und zwischen dem inneren
Einspritzloch und einem weiteren inneren Einspritzloch untereinander
annähernd gleich
sind. Daher erhöht
sich die Festigkeit der Einspritzlochplatte, da sich die Abstände zwischen
den Einspritzlöchern
soweit wie möglich
innerhalb eines Bereichs vergrößern, in
denen die Einspritzlöcher ausgebildet
sind.
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Es
ist auch möglich,
zu verhindern, dass sich der Sprühnebel
von jedem Einspritzloch gegenseitig beeinträchtigt und miteinander vereint.
Daher wird die Zerstäubung
des sektorförmigen
Sprühnebels unterstützt. Da
der Kraftstoff von jedem Einspritzloch zu einer gewünschten
Position eingespritzt wird, ist es daher möglich, einen Sprühnebel in
einer gewünschten
Form zu erhalten. Wenn das innere Einspritzloch im Inneren der äußersten
Kreislinie ausgebildet ist, kann die Anzahl der inneren Einspritzlöcher mindestens
eins sein. In einem Fall, in dem eine Vielzahl von inneren Einspritzlöchern ausgebildet
ist, ist es, wenn die Anzahl der inneren Einspritzlöcher 2 beträgt, möglich, die
inneren Einspritzlöcher
in solch einer Weise anzuordnen, dass die Abstände zwischen den inneren Einspritzlöchern und
dem äußeren Einspritzloch,
das zu den inneren Einspritzlöchern
benachbart ist, zwischen dem inneren Einspritzloch und seinem inneren
Einspritzloch-Gegenstück
untereinander annähernd
gleich sind.
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Sogar
dann, wenn die Einspritzlochplatte dünn ist, ist es möglich, die
Plattenfestigkeit in einem Bereich zu vergrößern, in dem die Einspritzlöcher ausgebildet
sind, so dass die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung geeignet für
einen Direkteinspritz-Benzinverbrennungsmotor mit einem hohen Kraftstoffeinspritzdruck
anwendbar ist. Da es möglich
ist, die Dicke der Einspritzlochplatte dünn zu gestalten, wird die Kraftstoffströmung nur in
einem geringen Ausmaß gleichgerichtet,
während sie
durch die Einspritzlöcher
läuft,
so dass der Sprühnebel
zerstäubt
wird. Die dünne
Einspritzlochplatte macht es möglich,
die Einspritzlöcher
durch einen Pressvorgang herzustellen. Dementsprechend ist es leicht,
die Einspritzlöcher
durch einen Pressvorgang herzustellen. In dem Fall einer Verwendung
einer Laserbearbeitung oder einer Funkenentladungsbearbeitung wird
die Bearbeitungszeit kürzer.
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Es
ist auch möglich,
die Form des sektorförmigen
Sprühnebels
oder die Konzentrationsverteilung mit Hilfe des Einstellens der
Durchmesser der Vielzahl von Einspritzlöchern, die in der Einspritzlochplatte
ausgebildet sind, bei ihrem Divergenzwinkel in der Richtung der
Einspritzung zu verändern. Daher
wird der Sprühnebel
mit einem hohen Ausmaß an
Flexibilität
gestaltet.
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Bei
der Vielzahl von vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen besitzt die
Einspritzlochplatte mit inneren Löchern, die an der inneren Kreislinie
angeordnet sind, die konzentrisch mit der äußersten Kreislinie ist, zwei
konzentrische Kreislinien, an denen die Einspritzlöcher angeordnet
sind. Es können
allerdings mehr als drei konzentrische Kreislinien vorgesehen sein,
wenn dies möglich
ist. Wenn die Einspritzlochplatte eine Vielzahl von Kreislinien besitzt,
an denen die Einspritzlöcher
angeordnet sind, müssen
die Mitten der Kreise nicht übereinstimmen.
Wenn mindestens eine innere Einspritzlochgruppe innerhalb der äußersten
Einspritzlochgruppe angeordnet ist, die an der äußersten Kreislinie angeordnet
ist, werden die Einspritzlöcher,
die die innere Einspritzlochgruppe bilden, nicht an derselben Kreislinie
angeordnet sein. In einem Fall, in dem die Einspritzlöcher innerhalb
der äußersten
Kreislinie ausgebildet sind, können
die Einspritzlöcher
annähernd gleich
verteilt im Inneren der äußersten
Kreislinie angeordnet sein oder sie können darin ungleich verteilt angeordnet
sein.
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Die
Beschreibung der Erfindung ist bloß exemplarischer Natur und
wird daher in Abwandlungen, die von dem Grundgedanken der Erfindung
nicht abweichen, als in dem Umfang der Erfindung befindlich betrachtet.
Solche Abweichungen sind nicht als ein Verlassen des Umfangs der
Erfindung zu betrachten.
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In
einer Einspritzlochplatte (20) einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
sind Einspritzlöcher
(21, 22, 23) um eine Kreislinie angeordnet.
Von den Einspritzlöchern
(21, 22, 23) eingespritzter Kraftstoff
bildet einen flachen sektorförmigen
Sprühnebel
(24). Die Abstände
zwischen benachbarten Einspritzlöchern
sind untereinander in etwa gleich, während die Durchmesser der Einspritzlöcher untereinander gleich
sind. Ein Einspritzloch (21) befindet sich an einer imaginären Ebene
(90), die die Mittelachse des sektorförmigen Sprühnebels (24) entlang
der Einspritzrichtung beinhaltet und orthogonal oder in etwa orthogonal
zu dem sektorförmigen
Sprühnebel
(24) ist. Die Einspritzlöcher (22, 23),
die von der imaginären
Ebene (90) in dieser Reihenfolge entfernt sind, sind in
Bezug auf die Schnittlinie der Einspritzlochplatte (20)
und der imaginären
Ebene (90) symmetrisch. Je weiter jedes Einspritzloch von
der imaginären
Ebene (90) entfernt ist, desto größer wird ein Divergenzwinkel
in der Richtung der Einspritzung des Einspritzlochs in Bezug auf
die imaginäre
Ebene (90).