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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzdüse, einen
Kraftstoffinjektor mit der Kraftstoffeinspritzdüse und auf ein Herstellungsverfahren
der Kraftstoffeinspritzdüse,
und sie bezieht sich insbesondere darauf, dass diese zum Einspritzen
von Kraftstoff in Zylinder einer Brennkraftmaschine (die im weiteren
Verlauf lediglich als „Kraftmaschine" bezeichnet wird)
geeignet sind.
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Die
US-6,616,072-B2 und deren Äquivalent JP-2001-317431-A
offenbaren einen Kraftstoffinjektor, der mit einer Einspritzöffnungsplatte
an einem kraftstoffstromabwärtigen
Ende eines Ventilkörpers versehen
ist. Die Einspritzöffnungsplatte
hat eine Einspritzöffnung.
Ein Ventilelement wird auf- und abgehoben, um Kraftstoff durch die
Einspritzöffnungen intermittierend
einzuspritzen. Bei einer solchen Einspritzöffnungsplatte mit einem Einspritzöffnungsinjektor
ist es häufig
nötig,
die Flüssigkeit,
etwa den Kraftstoff, die durch die Einspritzöffnungen eingespritzt werden
sollen, zu zerstäuben.
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Es
ist möglich,
die eingespritzte Flüssigkeit effektiv
zu zerstäuben,
indem die Flüssigkeit
an einer Innenfläche
der Einspritzöffnung
in Umfangsrichtung strömen
gelassen wird. In der US-6,616,072-B2 erstreckt sich die Einspritzöffnung so,
dass sie in einer Richtung der Dicke der Einspritzöffnungsplatte
geneigt ist, und so, dass ein Durchmesser der Einspritzöffnung allmählich größer wird,
wenn er näher
an die stromabwärtige
Seite herankommt, um die Flüssigkeit
in der Umfangsrichtung an der Innenfläche der Einspritzöffnung strömen zu lassen.
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Jedoch
funktioniert die in der US-6,616,072-B2 offenbarte Struktur nicht
genug darin, die Flüssigkeit
zum zufriedenstellenden Zerstäuben
der eingespritzten Flüssigkeit
in der Umfangsrichtung an der Innenfläche der Einspritzöffnung strömen zu lassen.
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In
Hinsicht auf den vorstehend beschriebenen Sachverhalt hat die vorliegende
Erfindung die Aufgabe, eine Kraftstoffeinspritzdüse, einen Kraftstoffinjektor
mit der Kraftstoffeinspritzdüse
und ein Herstellungsverfahren der Kraftstoffeinspritzdüse zu schaffen,
mit denen das Zerstäuben
der eingespritzten Flüssigkeit
zufriedenstellend ist.
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Die
Fluideinspritzdüse
hat eine Einspritzöffnungsplatte,
eine Einspritzöffnung
und einen Vorsprungabschnitt. Die Einspritzöffnungsplatte ist an ein stromabwärtiges Ende
eines Fluideinspritzventils zu montieren, so dass eine Mittelachse
davon koaxial zu dem Fluideinspritzventil verläuft. Die Einspritzöffnung durchdringt
die Einspritzöffnungsplatte
zwischen einem Einlass und einem Auslass. Der Vorsprungabschnitt
steht von einer Innenfläche
der Einspritzöffnung
vor, um eine Richtung zumindest eines Teils eines die Einspritzöffnung passierenden
Fluidstroms so zu versetzen, dass er in einer Umfangsrichtung der
Innenfläche
strömt.
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Merkmale
und Vorteile der Erfindung werden ebenso wie Betriebsverfahren und
die Funktion der zugehörigen
Teile aus einem Studium der nachstehenden ausführlichen Beschreibung, den
beiliegenden Ansprüchen
und den Zeichnungen ersichtlich, die alle einen Teil dieser Anmeldung
bilden. In den Zeichnungen ist:
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1A eine
schematische Perspektivansicht einer Fluideinspritzdüse gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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1B eine
Schnittansicht der Fluideinspritzdüse aus 1A entlang
einer Linie IB-IB;
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1C eine
weitere Schnittansicht der Fluideinspritzdüse aus 1A entlang
einer Linie IC-IC in 1B;
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2 eine
vergrößerte Schnittansicht,
die einen Düsenabschnitt
eines Kraftstoffinjektors mit der Kraftstoffeinspritzdüse gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
zeigt;
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3 eine
Schnittansicht, die den Kraftstoffinjektor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
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4A eine
schematische Schnittansicht, die ein erstes Herstellungsverfahren
der Fluideinspritzdüse
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel zeigt;
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4B eine
Schnittansicht, die eine Stanze aus 4A entlang
einer Linie IVB-IVB zeigt;
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4C eine
Schnittansicht, die die durch das erste Herstellungsverfahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
erzeugte Kraftstoffeinspritzdüse zeigt;
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5A eine
schematische Schnittansicht, die einen ersten Prozess eines zweiten
Herstellungsverfahrens der Fluideinspritzdüse gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
zeigt;
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5B eine
Schnittansicht, die eine Stanze aus 5A entlang
einer Linie VB-VB zeigt;
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5C eine
Schnittansicht, die ein durch den ersten Prozess des zweiten Herstellungsverfahrens
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
ausgebildetes provisorisches Loch zeigt;
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6A eine
schematische Schnittansicht, die einen zweiten Prozess des zweiten
Herstellungsverfahrens der Fluideinspritzdüse gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
zeigt;
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6B eine
Schnittansicht einer Stanze aus 6A entlang
einer Linie VIB-VIB;
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6C eine
Schnittansicht der Stanze aus 6A entlang
einer Linie VIC-VIC;
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6D eine
Schnittansicht der Stanze aus 6A entlang
einer Linie VID-VID;
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6E eine
Schnittansicht, die die durch den zweiten Prozess des zweiten Herstellungsverfahrens
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
ausgebildete Fluideinspritzdüse
zeigt;
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7A eine
schematische Perspektivansicht einer Fluideinspritzdüse gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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7B eine
Schnittansicht, die die Fluideinspritzdüse aus 7A entlang
einer Linie VIIB-VIIB zeigt;
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7C eine
weitere Schnittansicht, die die Fluideinspritzdüse aus 7A entlang
einer Linie VIIC-VIIC
aus 7B zeigt;
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8A eine
schematische Perspektivansicht einer Fluideinspritzdüse gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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8B eine
Schnittansicht, die die Fluideinspritzdüse aus 8A entlang
einer Linie VIIIB-VIIIB zeigt;
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8C eine
weitere Schnittansicht, die die Fluideinspritzdüse aus 8A entlang
einer Linie VIIIC-VIIIC
aus 8B zeigt;
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9A eine
schematische Perspektivansicht einer Fluideinspritzdüse gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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9B eine
Schnittansicht, die die Fluideinspritzdüse aus 9A entlang
einer Linie IXB-IXB zeigt;
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9C eine
weitere Schnittansicht, die die Fluideinspritzdüse aus 9A entlang
einer Linie IXC-IXC aus 9B zeigt;
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10A eine schematische Perspektivansicht einer
Fluideinspritzdüse
gemäß einem
fünften Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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10B eine Schnittansicht, die die Fluideinspritzdüse aus 10A in einer Richtung von Pfeil XB gesehen zeigt;
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l0C eine weitere Schnittansicht, die die Fluideinspritzdüse aus 10A entlang einer Linie XC-XC in 10B zeigt;
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11A eine schematische Perspektivansicht einer
Fluideinspritzdüse
gemäß einem
sechsten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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11B eine Schnittansicht, die die Fluideinspritzdüse aus 11A in einer Richtung von Pfeil XIB gesehen zeigt;
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11C eine weitere Schnittansicht, die die Fluideinspritzdüse aus 11A entlang einer Linie XIC-XIC aus 11B zeigt;
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12A eine schematische Perspektivansicht einer
Fluideinspritzdüse
gemäß einem
siebten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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12B eine Schnittansicht, die die Fluideinspritzdüse aus 12A entlang einer Linie XIIB-XIIB zeigt;
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12C eine weitere Schnittansicht, die die Fluideinspritzdüse von 12A entlang einer Linie XIIC-XIIC in 12B zeigt;
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13A eine schematische Perspektivansicht einer
Fluideinspritzdüse
gemäß einem
achten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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13B eine Schnittansicht, die die Fluideinspritzdüse aus 13A entlang einer Linie XIIIB-XIIIB zeigt;
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13, C eine weitere Schnittansicht, die die
Fluideinspritzdüse
aus 13A entlang einer Linie XIIIC-XIIIC in 13B zeigt;
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14A eine schematische Perspektivansicht einer
Fluideinspritzdüse
gemäß einem
neunten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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14B eine Schnittansicht, die die Fluideinspritzdüse aus 14A entlang einer Linie XIVB-XIVB zeigt;
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14C eine weitere Schnittansicht, die die Fluideinspritzdüse aus 14A entlang einer Linie XIVC-XIVC in 14B zeigt;
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15A eine schematische Perspektivansicht einer
Fluideinspritzdüse
gemäß einem
zehnten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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15B eine Schnittansicht, die die Fluideinspritzdüse aus 15A entlang einer Linie XVB-XVB zeigt;
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15C eine weitere Schnittansicht, die die Fluideinspritzdüse aus 15A entlang einer Linie XVC-XVC in 15B zeigt;
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16A eine schematische Perspektivansicht einer
Fluideinspritzdüse
gemäß einem
elften Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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16B eine Schnittansicht, die die Fluideinspritzdüse aus 16A entlang einer Linie XVIB-XVIB zeigt;
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16C eine weitere Schnittansicht, die die Fluideinspritzdüse aus 16A entlang einer Linie XVIC-XVIC in 16B zeigt;
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17A eine schematische Perspektivansicht einer
Fluideinspritzdüse
gemäß einem
zwölften Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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17B eine Schnittansicht, die die Fluideinspritzdüse aus 17A gesehen in einer Richtung eines Pfeils XVIIB
zeigt;
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17C eine weitere Schnittansicht, die die Fluideinspritzdüse aus 17A entlang einer Linie XVIIC-XVIIC in 17B zeigt;
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18A eine schematische Perspektivansicht einer
Fluideinspritzdüse
gemäß einem
dreizehnten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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18B eine Schnittansicht, die die Fluideinspritzdüse aus 18A gesehen in einer Richtung von einem Pfeil
XVIIIB zeigt;
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18C eine weitere Schnittansicht, die die Fluideinspritzdüse aus 18A entlang einer Linie XVIIIC-XVIIIC in 18B zeigt;
und
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19 eine
vergrößerte Schnittansicht,
die einen Düsenabschnitt
eines Kraftstoffinjektors mit einer Kraftstoffeinspritzdüse gemäß dem vierzehnten Ausführungsbeispiel
zeigt.
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Im
Nachstehenden werden Ausführungsbeispiele
einer Fluideinspritzdüse,
eines Kraftstoffinjektors mit der Fluideinspritzdüse und eines
Herstellungsverfahrens der Fluideinspritzdüse gemäß der vorliegenden Erfindung
ausführlich
beschrieben. Jede der erfindungsgemäßen Fluideinspritzdüsen ist in
dem Kraftstoffinjektor für
einen Ottomotor eingebaut.
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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3 zeigt
einen Kraftstoffinjektor 1, der eine Fluideinspritzdüse 2 gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung hat. Der Kraftstoffinjektor 1 hat
ein Gehäuse 11,
das aus Formkunststoff gefertigt ist und ein magnetisches Rohr 12,
einen Statorkern 30, eine auf einen Spulenkern 40 gewickelte
Spule 41 usw. bedeckt. Ein Ventilkörper 13 ist durch
Laserschweißen
oder dergleichen mit dem Magnetrohr 12 verbunden. Eine
Düsennadel 20 als
ein Ventilelement ist in dem Magnetrohr 12 und dem Ventilkörper 13 installiert,
so dass sie darin hin und her bewegbar ist. Der Düsenkörper 20 ist
mit einem Anschlagabschnitt 21 zum Aufsitzen auf einen
an einer Innenfläche 14 des
Ventilkörpers 13 ausgebildeten
Ventilsitz 14A versehen. Die Innenfläche 14 ist in einer
konischen Gestalt an einer Innenumfangswand des Ventilkörpers 13 ausgebildet, um
einen Kraftstoffdurchlass 50 als einen Fluiddurchlass zu
bilden. Die Innenfläche 14 konvergiert
zu einer kraftstoffstromabwärtigen
Seite.
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Wie
in 2 gezeigt ist, hat eine Führungsendfläche 20A einer Düsennadel 20 eine
nahezu ebene Gestalt. Eine Kraftstoffkammer 51 als eine Fluidkammer
ist durch die Führungsendfläche 20a der
Düsennadel 20,
eine kraftstoffeinlassseitige Endfläche 26 der Einspritzöffnungsplatte 25 und
die Innenfläche 14 geteilt,
so dass sie ein flacher und nahezu scheibenförmiger Raum ist.
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Wie
in 3 gezeigt ist, ist an einer dem Anschlagabschnitt 21 der
Düsennadel 20 entgegengesetzten
Seite ein Verbindungsabschnitt 22 vorgesehen und dieser
ist mit einem beweglichen Kern 31 verbunden. Ein Statorkern 30 ist
mit einem nicht-magnetischen Rohr 32 verbunden und das
nicht-magnetische Rohr 32 ist mit dem magnetischen Rohr 12 verbunden,
und zwar jeweils durch Laserschweißen oder dergleichen.
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Wie
in 2 gezeigt ist, ist die Einspritzöffnungsplatte 25 an
einer kraftstromabwärtigen
Endfläche 13a des
Ventilkörpers 13 angeordnet.
Die Einspritzöffnungsplatte 25 hat
die Gestalt einer dünnen Scheibe. 2 zeigt
einen Querschnitt, der entlang einer solchen gekrümmten Ebene
genommen ist, dass die Querschnittsgestalten der Einspritzöffnungen 100 gezeigt
sind. Die Einspritzöffnungsplatte 25 ist
an dem Ventilkörper 13 laserangeschweißt, so dass
sie an der Endfläche 13a des
Ventilkörpers 13 anliegt.
Die Einspritzöffnungsplatte 25 ist
mit einer Vielzahl von Einspritzöffnungen 100 versehen,
die um eine sich entlang einer Richtung der Dicke der Einspritzöffnungsplatte 25 erstreckenden
Mittelachse 27 angeordnet sind.
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Die
Einspritzöffnung 100 ist
in einer Kreislinie 200 eines Schnittbereichs der Innenfläche 14 und
einer oberen Fläche 26 der
Einspritzöffnungsplatte 25 angeordnet.
Die Einspritzöffnung 100 ist
zu der Mittelachse 27 der Einspritzöffnungsplatte 25 geneigt, so
dass sie sich im Wesentlichen von ihrem Einlass 102 zu
ihrem Auslass 104 radial auswärts erstreckt. Wie in 1A gezeigt
ist, ist ein Durchmesser des Auslasses 104 größer als
der des Einlasses 102. Das heißt, ein Durchmesser der Einspritzöffnung 100 wird von
dem Einlass 102 zu dem Auslass 104 größer.
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Wie
in 1A bis 1C gezeigt
ist, hat die Einspritzöffnung 100 eine
Innenfläche 106,
die mit einem Vorsprungabschnitt 110 versehen ist, der
an deren Seite der Mittellinie 27 angeordnet ist. Das heißt, der
Vorsprungabschnitt 110 ist an der Seite der Mittelachse 27 angeordnet,
an der ein durch die Einspritzöffnung 100 hindurchströmender Kraftstoff
verdichtet bzw. komprimiert wird. Der Vorsprungabschnitt 110 ist
zu der Mittelachse 27 geneigt, so dass er sich von dem
Einlass 102 zu dem Auslass 104 der Einspritzöffnung 100 radial
auswärts
erstreckt.
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Der
Vorsprungabschnitt 110 hat zwei ebene Seitenflächen 112.
Wie in 1B gezeigt ist, bilden die Seitenflächen 112 einen
Winkel θ2
miteinander an einer gedachten Ebene, die parallel zu der Einspritzöffnungsplatte 25 verläuft, so
dass der Winkel θ2
größer als
0° und kleiner
als 180° ist.
Das heißt, der
Vorsprungabschnitt 110 steht radial einwärts in die
Einspritzöffnung 100 vor.
Die beiden Seitenflächen 112 haben
nahezu die gleichen Flächen.
Eine Breite einer jeden Seitenfläche 122 nimmt
von dem Einlass 102 zu dem Auslass 104 der Einspritzöffnung 100 zu.
An dem Einlass 102 hat die Einspritzöffnung 100 bzgl. einer
zu der Mittelachse 27 der Einspritzlochplatte 25 senkrechten
Richtung einen nahezu ovalen Querschnitt. Mit Ausnahme des Einlasses 102 hat
die Einspritzöffnung 100 einen
Querschnitt, der die Innenfläche 106 an
einer gedachten ovalen Linie 210 und die Seitenflächen 112 innerhalb
der gedachten ovalen Linie 210 beinhaltet. Die gedachte ovale
Linie 210 kann einen perfekten Kreis beinhalten.
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Wie
in 1C gezeigt ist, bilden eine Firstlinie 113,
an der sich die beiden Seitenflächen 112 schneiden,
und die Mittelachse 27 einen Winkel θ1 miteinander. Der Winkel θ1 ist größer als
0° und kleiner
als 90°.
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Wie
in 3 gezeigt ist, ist an der kraftstoffstromabwärtigen Seite
des Einstellrohrs 34 eine Feder 35 angeordnet,
um die Düsennadel 20 in
Richtung des Ventilsitzes 14a vorzuspannen. Eine Vorspannkraft
der Feder 35 wird durch Einstellen der Position des Einstellrohrs 34 in
seiner axialen Richtung geändert.
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Eine
Spule 41, die auf den Spulenkörper 40 gewickelt
ist, ist so in dem Gehäuse 11 positioniert, dass
sie einen unteren Endabschnitt des Statorkerns 30 und einen
oberen Endabschnitt des magnetischen Rohrs 12, die so angeordnet
sind, dass sie zwischen sich ein nicht magnetisches Rohr 32 zwischenlegen, und
einen Außenumfang
des nicht-magnetischen Rohrs 32 bedeckt. Die Spule 41 ist
elektrisch an einem Anschluss 42 angeschlossen, um von
dem Anschluss 42 elektrische Antriebsenergie zu der Spule 41 zuzuführen.
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Nachstehend
wird nun ein Herstellungsverfahren der Einspritzöffnungsplatte 25 beschrieben. Wie
in 4A gezeigt ist, wird das plattenförmige Basismaterial 120 der
Einspritzöffnungsplatte 25 mit einer
Stanze 122 gestanzt, so dass diese zu der in 4C gezeigten
Kraftstoffeinspritzplatte 25 wird. Wie in 4A und 4B gezeigt
ist, hat die Stanze 122 eine konische Gestalt, von der
ein Teil eine Nut 123 aufweist.
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5A bis 5C und 6A bis 6E zeigen
ein zweites Herstellungsverfahren einer Einspritzöffnungsplatte 25,
das sich von dem in 4A bis 4C vorstehend
beschriebenen Herstellungsverfahren unterscheidet.
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(1) Erster Prozess
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Zunächst wird,
wie in 5A gezeigt ist, eine Basismaterialplatte 120 der
Einspritzöffnungsplatte 25 mit
einer Stanze 126, die einen halbkreisförmigen Querschnitt hat, wie
in 5B gezeigt ist, von einer Seitenfläche der
Basismaterialplatte 120 gestempelt. Somit wird, wie in 5C gezeigt
ist, in der Basismaterialplatte 120 ein provisorisches
Loch 127 ausgebildet, das einen halbkreisförmigen Querschnitt
aufweist.
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(2) Zweiter Prozess
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Als
nächstes
wird, wie in 6A gezeigt ist, die Basismaterialplatte 120 mit
einer Stanze 130, die eine in Übereinstimmung mit einer Gestalt
des Vorsprungabschnitts 110 gestaltete Nut 132 aufweist, wie
in 6B bis 6D gezeigt
ist, von einer anderen Seitenfläche
der Basismaterialplatte 120 gestempelt. Somit wird in der
Basismaterialplatte 120, die die in 6E gezeigte
Einspritzöffnungsplatte 25 werden
soll, die Einspritzöffnung 100 ausgebildet.
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Gemäß dem in 5A bis 5C und 6A bis 6E gezeigten
zweiten Herstellungsverfahren wird der Vorsprungabschnitt 110 so
ausgebildet, dass dessen Seitenflächen 112 parallel
zu einer Prozessachse 128 sind oder die Prozessachse 128 annähern, je
näher sie
zum Auslass 124 kommen. Die Prozessachse verläuft entlang
der Prozessrichtung 128. In dem ersten Ausführungsbeispiel nimmt
der Durchmesser der Einspritzöffnung 100 zu, wenn
er näher
zu dem Auslass 104 kommt. Somit sind die Seitenflächen 112 des
Vorsprungabschnitts 110 parallel zu einer Prozessachse 128 oder
nähern die
Prozessachse 128 an, wenn sie näher zu dem Auslass 104 kommt.
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Nun
wird nachstehend ein Betrieb des Kraftstoffinjektors 1 beschrieben.
- (1) Während
die Energiezufuhr zu der Spule 41 AUS ist, werden der bewegliche
Kern 31 und die Düsennadel 20 durch
die Vorspannkraft der Feder 35 in Richtung des Ventilsitzes 14a bewegt,
so dass der Anschlagabschnitt 21 auf dem Ventilsitz 14a aufsitzt.
Daher ist der Kraftstoffdurchlass 50 geschlossen, so dass
der Kraftstoff nicht von den einzelnen Einspritzöffnungen 100 eingespritzt wird.
- (2) Wenn die Energiezufuhr zu der Spule 41 eingeschaltet
ist, wird in der Spule 41 eine elektromagnetische Anziehungskraft
erzeugt, die den beweglichen Eisenkern 31 in Richtung des
Statorkerns 30 anziehen kann. Wenn der bewegliche Kern 31 durch
die elektromagnetische Anziehungskraft in Richtung des Statorkerns 30 angezogen
wird, wird die Düsennadel 20 in
Richtung des Statorkerns 30 bewegt, so dass der Anschlagabschnitt 21 den
Ventilsitz 14a verlässt.
Als ein Ergebnis strömt
der Kraftstoff von dem offenen Abschnitt zwischen dem Anschlagabschnitt 21 und
dem Ventilsitz 14a in die Kraftstoffkammer 51. Somit
betritt der Kraftstoff, der in die Kraftstoff kammer 51 geströmt ist,
die Einspritzöffnung 100.
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Wie
in 1B gezeigt ist, versetzt der Vorsprungabschnitt 110 den
von dem Einlass 102 in die Einspritzöffnung 100 strömenden Kraftstoff
so, dass er in einer Umfangsrichtung der Innenfläche 106 strömt. Eine
Querschnittsfläche
der Einspritzöffnung 100 wird
mit Ausnahme des Vorsprungabschnitts 110 allmählich größer, je
näher sie
an den Auslass 104 kommt, so dass sich der Kraftstoff beim
Strömen
entlang der Innenfläche 106 der
Einspritzöffnung 100 in Richtung
des Auslasses 104 ausdehnt. Somit wird der Kraftstofffilm
dünn und
gleichmäßig, wenn
er aus der Einspritzöffnung 100 heraus
eingespritzt wird, so dass er zufriedenstellend zerstäubt wird.
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In
dem ersten Ausführungsbeispiel
ist die Einspritzöffnung 100 mit
0,4 ≤ t/d ≤ 1,2 spezifiziert, wobei
d einen Durchmesser des Einlasses 102 der Einspritzöffnung 100 bezeichnet
und t eine Dicke der Einspritzöffnungsplatte 25 bezeichnet.
Der Durchmesser d des Einlasses 102 wird folgendermaßen bestimmt.
Wie in 1C gezeigt ist, schneidet die
Innenfläche 106 unter
der Annahme, dass die Einspritzöffnung 100 keinen
Vorsprungabschnitt 110 hat, eine gedachte Ebene, die zu
der Einspritzlochplatte 25 senkrecht steht und die beide
Mittelpunkte des Einlasses 102 und des Auslasses 104 beinhaltet
an zwei Schnittlinien 222, 224. Die eine Schnittlinie 222 der
Schnittlinien 222, 224, die mit einer Fläche 26 der Einspritzöffnungsplatte 25 an
der Seite des Einlasses 102 einen spitzen Winkel bildet,
schneidet sich mit der einlassseitigen Fläche an einem Schnittpunkt 223.
Der Durchmesser d ist ein Abstand von dem Schnittpunkt 223 zu
der anderen Schnittlinie 224 der Schnittlinien 222, 224.
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Wenn
in der Einspritzöffnungsplatte 25 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
t/d ≤ 0,4
ist, dann spritzt die Einspritzöffnung 100 den
Kraftstoff in unstetig schwankenden Richtungen ein. Wenn t/d > 1,4 ist, dann flockt
der die Einspritzöffnung 100 passierende
Kraftstoff aus, so dass er gleichmäßig verdirbt und eine dünnschichtige
Kraftstoffeinspritzung hervorruft und die Zerstäubung des Kraftstoffstrahls behindert.
Folglich ist es durch Beibehalten eines Verhältnisses von 0,4 ≤ t/d ≤ 1,2 möglich, den
Kraftstoff in einer bevorzugten Richtung einzuspritzen und den Kraftstoffstrahl
effizient zu zerstäuben.
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In
jedem der nachstehenden Ausführungsbeispiele
versetzt der Vorsprungabschnitt den in den Einlass strömenden Kraftstoff
so, dass er in der Umfangsrichtung entlang der Innenfläche der
Einspritzöffnung
strömt.
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(Zweites, drittes und
viertes Ausführungsbeispiel)
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Die 7A bis 7C zeigen
eine Einspritzöffnung 100 gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. 8A bis 8C zeigen
eine Einspritzöffnung 10U gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. 9A bis 9C zeigen
eine Einspritzöffnung 100 gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Die im wesentlichen gleichen Komponenten
wie jene des ersten Ausführungsbeispiels
werden nicht nochmals besonders beschrieben und sie sind mit den
gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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In
dem zweiten und dritten Ausführungsbeispiel,
wie in 7A, 7B oder 8A, 8B gezeigt
ist, ist die Einspritzöffnung 100 anstatt
mit einem Vorsprungabschnitt 110, der zwei Seitenflächen 112 hat,
wie es in dem ersten Ausführungsbeispiel der
Fall ist, mit einem Vorsprungabschnitt 140 oder 142 versehen,
der eine konvexe Seitenfläche 141 oder
eine ebene Seitenfläche 143 hat.
In dem vierten Ausführungsbeispiel
ist die Einspritzöffnung 100 mit einem
Vorsprungabschnitt 144 versehen, der zwei Seitenflächen 146 hat,
die in einer konkaven Art und Weise angeordnet sind, wie dies in 9A, 9B gezeigt
ist.
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In
dem zweiten bis vierten Ausführungsbeispiel
ist jeder der Vorsprungabschnitte 140, 142, 144 an
der der Mittelachse 27 zugewandten Seite der Innenfläche 106 angeordnet.
Wie in 7C, 8C, 9C gezeigt
ist, sind die Vorsprungabschnitte 140, 142, 144 zu
der Mittelachse 27 der Einspritzöffnungsplatte 25 geneigt,
so dass sie sich von einem Einlass 102 zu einem Auslass 104 radial
auswärts
erstrecken. Wie in 7C, 10C, 11C gezeigt ist, bilden jeweils die Seitenflächen 141, 143 der
Vorsprungabschnitte 140, 142 und eine Talweglinie 147 zwischen
den beiden Seitenflächen 146 einen
Winkel θ1
mit der Mittelachse 27, so dass 0° < θ1 < 90° ist.
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(Fünftes und sechstes Ausführungsbeispiel)
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10A bis l0C zeigen
eine Einspritzöffnung 100 gemäß einem
fünften
Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung. 11A bis 11C zeigen eine Einspritzöffnung 100 gemäß einem sechsten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Die zu den Komponenten des ersten Ausführungsbeispiels
im Wesentlichen gleichen Komponenten werden nicht nochmals ausführlich beschrieben
und sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
-
In
dem ersten bis vierten Ausführungsbeispiel
ist die Einspritzöffnung 100 mit
dem Vorsprungabschnitt 110, 140, 142 oder 144 versehen,
der sich über
die gesamte Tiefe der Einspritzöffnung 100 von dem
Einlass 102 zu dem Auslass 104 erstreckt. In dem
vierten und sechsten Ausführungsbeispiel
ist die Einspritzöffnung 100 mit
einem Vorsprungabschnitt 150 oder 154 versehen,
der sich von einem mitteltiefen Abschnitt der Einspritzöffnung 100 zu
dem Auslass 104 erstreckt.
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In
dem in 10A bis l0C gezeigten
fünften Ausführungsbeispiel
hat der Vorsprungabschnitt 150 zwei Seitenflächen 152.
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In
dem in 11A bis 11C gezeigten sechsten
Ausführungsbeispiel
hat der Vorsprungabschnitt 154 zwei Seitenflächen 156 und
eine obere Fläche 157,
die der Seite des Einlasses 102 der Einspritzöffnung zugewandt
ist.
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Wie
in 10C, 11C gezeigt
ist, bildet jeweils die Firstlinie 153 zwischen den beiden
Flächen 152 und
die Firstlinie 158 zwischen den beiden Seitenflächen 156 einen
Winkel 81 mit der Mittelachse 27 der Einspritzöffnungsplatte 25,
wobei 0° < θ1 < 90° ist. Ferner
bilden, wie in 10B gezeigt ist, die Konturlinien
an den beiden Seitenflächen 153,
die zu der Mittelachse 27 senkrecht sind, einen Winkel 82 miteinander,
wobei 0° < θ2 < 180° ist. Wie
in 11B gezeigt ist, bilden die Konturlinien an den
beiden Seitenflächen 156,
die zu der Mittelachse 27 senkrecht sind, ebenso einen
Winkel θ2
miteinander, wobei 0° < θ2 < 180° ist.
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In
dem sechsten Ausführungsbeispiel
kann die Firstlinie 158 des Vorsprungabschnitts 154 parallel
zu der Mittelachse 27 angeordnet sein. In diesem Fall wird
der Winkel θ1
als durch die obere Fläche 157 und
die Mittelachse 27 gebildet betrachtet, so dass θ1 = 90° ist. Die
vorliegende Erfindung beinhaltet den Wert 90° im Bereich eines Winkels θ1, den der
Vorsprungabschnitt und die Mittelachse miteinander bilden.
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(Siebtes Ausführungsbeispiel)
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12A bis 12C zeigen
eine Einspritzöffnung 100 gemäß einem
siebten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Die Komponenten, die im Wesentlichen
gleich mit den Komponenten des ersten Ausführungsbeispiels sind, werden
nicht nochmals ausführlich
beschrieben und sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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In
dem siebten Ausführungsbeispiel
ist die Einspritzöffnung 100 mit
einem konvexen Vorsprungabschnitt 160 an der Innenfläche 106 versehen,
der dem an der Seite der Mittelachse 27 gelegenen Vorsprungabschnitt 110 gegenüber liegt.
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Wenn
der Vorsprungabschnitt 110 die Strömungsrichtung des Kraftstoffs
entlang der Innenfläche 106 ändert, dann
kann der Kraftstoff einer dem Vorsprungabschnitt 110 gegenüberliegenden
Seite der Innenfläche 106 kollidieren,
so dass er ausflockt. Somit beschränkt in dem siebten Ausführungsbeispiel
der zweite Vorsprungabschnitt 160, der so ausgebildet ist,
dass er dem Vorsprungabschnitt 110 zugewandt ist, den Kraftstoff
darin, daran zu kollidieren. Somit ist es möglich zu verhindern, dass der
Kraftstoff ausflockt und zu einer nicht zerstäubten Einspritzung wird.
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(Achtes Ausführungsbeispiel)
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13A bis 13C zeigen
eine Einspritzöffnung 100 gemäß einem
achten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Die Komponenten, die im Wesentlichen
die gleichen Komponenten wie die des ersten Ausführungsbeispiels sind, werden nicht
nochmals ausführlich
beschrieben und sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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In
dem achten Ausführungsbeispiel
ist die Einspritzöffnung 100,
wie in 13B gezeigt ist, mit einem Vorsprungabschnitt 162 versehen,
der eine ebene große
Seitenflächen 164 und
eine ebene kleine Seitenfläche 165 hat.
Die große
Seitenfläche 164 hat
eine Fläche,
die größer als
die der kleinen Seitenfläche 165 ist.
Die große
Seitenfläche 164 zwingt
den Kraftstoff zu einer Seite der Innenfläche 106 an der großen Seitenfläche 164 mehr
als dass die kleine Seitenfläche 165 den
Kraftstoff zu einer Seite der Innenfläche 164 an der kleinen
Seitenfläche 165 zwingt.
Somit ist der aus der Einspritzöffnung 100 Bestrahlte
Kraftstoff zu der Seite der kleinen Seitenfläche 165 der Innenfläche 106 geneigt.
Somit kann die Richtung des aus der Einspritzöffnung 100 ausgestrahlten
Kraftstoffs modifiziert werden, indem das Verhältnis der Flächen der
großen
und kleinen Seitenflächen 164, 165 festgelegt
wird. Folglich ist es möglich,
einen Zerstäubungswinkel
des aus einer Vielzahl der Einspritzöffnungen 100 ausgestrahlten Kraftstoffs
festzulegen.
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(Neuntes, zehntes und
elftes Ausführungsbeispiel)
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14A bis 14C zeigen
eine Einspritzöffnung 100 gemäß einem
neunten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. 15A bis 15C zeigen eine Einspritzöffnung 100 gemäß einem
zehnten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. 14A bis 14C zeigen eine Einspritzöffnung gemäß einem elften Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Die Komponenten, die im Wesentlichen
die. gleichen Komponenten wie die des ersten Ausführungsbeispiels
sind, werden nicht nochmals ausführlich
beschrieben und sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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In
dem in 14A bis 14C gezeigten neunten
Ausführungsbeispiel
hat die Einspritzöffnung 100 einen
Querschnitt einer Innenfläche 106 mit
einer größeren Abplattung
bzw. Ovalheit als jener der Einspritzöffnung 100 des ersten
Ausführungsbeispiels.
Die große
Abplattung der Einspritzöffnung 100 verringert
einen Strahlwinkel des aus der Einspritzöffnung 100 ausgestrahlten
Kraftstoffs in der Richtung einer kleineren Achse des gedachten
Kreises 210.
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Dementsprechend
ist es möglich,
einen Zerstäubungswinkel
des von einer Vielzahl der Einspritzöffnungen 100 ausgestrahlten
Kraftstoffs festzulegen.
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In
dem in 15A bis 15C gezeigten zehnten
Ausführungsbeispiel
hat die Einspritzöffnung 100 eine
Innenfläche 106 mit
einem Paar ebener Flächen 108 zusätzlich zu
dem Vorsprungabschnitt 110. Die ebenen Flächen 108 sind
an beiden Seiten der Innenfläche 106.
angeordnet, so dass sie sich in einer Richtung einer Nebenachse
des elliptisch geformten gedachten Kreises 210 zugewandt sind.
Die ebenen Flächen 108 belegen
ausgehend von einem Einlass 102 zu einem Auslass 104 der Einspritzöffnung 100 einen
größeren Prozentsatz
der Innenfläche 106.
Das heißt,
wenn man sich von dem Einlass 102 zu dem Auslass 104 bewegt,
stehen die ebenen Flächen 106 nach
innen des gedachten Kreises 210 weiter vor, so dass sie
die Einspritzöffnung 100 abgeplatteter
machen. Somit wird ein Strahlwinkel des von der Einlassöffnung 100 ausgestrahlten Kraftstoffs
in der Richtung der Nebenachse des gedachten Kreises 210 verringert.
Folglich ist es möglich,
einen Zerstäubungswinkel
des von einer Vielzahl der Einspritzöffnungen 100 ausgestrahlten Kraftstoffs
festzulegen.
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In
dem in 16A bis 16C gezeigten elften
Ausführungsbeispiel
hat die Einspritzöffnung 100 eine
Innenfläche 106,
die so ausgebildet ist, dass eine dem Vorsprungabschnitt 110 gegenüberliegende
Seite nach innen vorsteht, wenn man sich von dem Einlass 102 zu
dem Auslass 104 bewegt. Das heißt, wenn man sich von dem Einlass 102 zu
dem Auslass 104 der Einspritzöffnung 100 bewegt,
steht die dem Vorsprungabschnitt 110 gegenüberliegende Seite
der Innenfläche 106 innerhalb
eines elliptischen gedachten Kreises 210 weiter vor, so
dass ein Durchmesser der Einspritzöffnung 100 in einer
Richtung einer Hauptachse des gedachten Kreises 210 verkürzt wird.
Somit wird ein Strahlwinkel des aus der Einspritzöffnung 100 ausgestrahlten
Kraftstoffs in der Richtung der Hauptachse des gedachten Kreises 210 verkleinert.
Folglich ist es möglich,
einen Zerstäubungswinkel
des von einer Vielzahl der Einspritzöffnungen 100 ausgestrahlten
Kraftstoffs festzulegen.
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(Zwölftes Ausführungsbeispiel)
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17A bis 17C zeigen
eine Einspritzöffnung 100 gemäß einem
zwölften
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Die Komponenten, die im Wesentlichen
die gleichen Komponenten wie jene des ersten Ausführungsbeispiels
sind, werden nicht nochmals ausführlich
beschrieben und sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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In
dem zwölften
Ausführungsbeispiel
ist die Einspritzöffnung 100 mit
einem Vorsprungabschnitt 170 versehen, der zwei innerhalb
eines gedachten Kreises 210 über die gesamte Länge von
dem Einlass 102 zu dem Auslass 104 der Einspritzöffnung 100 vorstehende
Seitenflächen 172 hat.
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(Dreizehntes Ausführungsbeispiel)
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18A bis 18C zeigen
eine Einspritzöffnungsplatte 25 gemäß einem
dreizehnten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Die Komponenten, die im Wesentlichen
die gleichen Komponenten wie jene des ersten Ausführungsbeispiels sind,
werden nicht nochmals ausführlich
beschrieben und sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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In
jedem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele ist die Einspritzöffnung 100 zu
der Mittelachse 27 geneigt, so dass sie sich ausgehend von
dem Einlass 102 zu dem Auslass 104 von der Mittelachse 27 weg
erstreckt. Im Gegensatz dazu erstreckt sich im dreizehnten Ausführungsbeispiel
die Einspritzöffnung 180 im
Wesentlichen parallel zu der Mittelachse 27 der Einspritzöffnungsplatte 25.
Die Einspritzöffnung 180 hat
eine Innenfläche 186,
die mit einem Vorsprungabschnitt 190 versehen ist. Der Vorsprungabschnitt 190 ist
an der Seite der Mittelachse 27 der Innenfläche 186 angeordnet
und springt einwärts
in die Einspritzöffnung 180 vor.
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Wie
in 18B gezeigt ist, hat der Vorsprungabschnitt 190 zwei
ebene Seitenflächen 192.
Gesehen in einer Richtung der Mittelachse 27 bilden die Seitenflächen 192 einen
Winkel θ2
miteinander, der eine Beziehung von 0° < θ2 < 180° erfüllt. Das
heißt, der
Vorsprungabschnitt 190 springt in der Einspritzöffnung 180 radial
einwärts
vor. Die Seitenfläche 192 wird
ausgehend von einem Einlass 182 zu einem Auslass 184 der
Einspritzöffnung 180 breiter.
Die Einspritzöffnung 180 hat
an dem Einlass 182 einen perfekt kreisförmigen Querschnitt. Mit Ausnahme
der Querschnittsposition an dem Einlass liegt die Innenfläche 186 mit
Ausnahme des Vorsprungabschnitts 190 an einem gedachten
Kreis 230, der mit dem Einlass 182 übereinstimmt,
wenn man ihn in einer Richtung parallel zu der Mittelachse 27 betrachtet.
Wie vorstehend beschrieben ist, durchdringt die Einspritzöffnung die
Einspritzöffnungsplatte 25 nahezu
parallel zu der Mittelachse 27. Das heißt, in dem dreizehnten Ausführungsbeispiel
hat die Einspritzöffnung 180 eine
Mittelachse 220, die parallel zu der Mittelachse 27 der
Einspritzöffnungsplatte 25 verläuft. Somit
ist ein Durchmesser d der Einspritzöffnung 180 gleich einem Durchmesser
des Einlasses 182 bestimmt. Der Vorsprungabschnitt 190 springt
von dem gedachten Kreis 230 radial einwärts vor. Wie in 18C gezeigt ist, bildet eine Firstlinie 193 zwischen
den beiden Seitenflächen 192 einen
Winkel θ1 mit
Bezug auf die Mittelachse 27, der eine Beziehung von 0° < θ1 < 90° erfüllt.
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(Vierzehntes Ausführungsbeispiel)
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19 zeigt
eine Einspritzöffnungsplatte 25 gemäß einem
vierzehnten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung und deren Umgebungsabschnitte. Die Komponenten,
die im wesentlichen gleich wie jene des ersten Ausführungsbeispiels sind,
werden nicht noch mal ausführlich
beschrieben und sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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In
dem vierzehnten Ausführungsbeispiel
ist der Ventilkörper 13 an
seinem kraftstoffeinspritzseitigen Ende mit einem Vertiefungsabschnitt 15 versehen,
wie in 19 gezeigt ist. Der Vertiefungsabschnitt 15 und
die Einspritzöffnungsplatte 25 bilden eine
Kraftstoffkammer 52 zwischen sich, die eine Gestalt einer
ebenen Scheiben aufweist. Die Kraftstoffkammer 52 ist mit
dem Kraftstoffdurchlass an der kraftstoffstromaufwärtigen Seite
in Verbindung. Die Kraftstoffkammer 52 hat einen Durchmesser,
der größer als
ein Durchmesser einer unteren Endöffnung ist, die durch die Innenfläche 14 gebildet
wird. Eine Erstreckungsebene der Innenfläche 14 teilt die Kraftstoffkammer 52 in
eine Zentralkammer 53 und eine Randkammer 54.
Sowohl die Zentralkammer 53 als auch die Randkammer 54 sind
mit Einspritzöffnungen 240 versehen.
Die Einspritzöffnungen 240 sind
in einer oder mehreren Gestalten ausgebildet, wie sie in den vorstehend
beschriebenen Ausführungsbeispielen
beschrieben sind. Die Einspritzöffnungen 240 sind
mit den Vorsprungabschnitten an der Seite der Mittelachse 27 vorgesehen,
wo sich der Kraftstoffstrom zusammenzieht.
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In
den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen fördern die
Vorsprungabschnitte, dass der Kraftstoff ein filmartiger Strom wird,
der sich ausbreitet und zerstäubt
wird.
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(Weitere Ausführungsbeispiele)
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In
dem in 4A bis 4C, 5A bis 5C und 6A bis 6E gezeigten
ersten Ausführungsbeispiel
ist die Einspritzöffnung 100 durch
einen Stanzpressprozess ausgebildet. Die Einspritzöffnung 100 kann
ebenso durch eine elektrische Entladungsverarbeitung mit einer Elektrode
ausgebildet werden, die im Wesentlichen die gleiche Gestalt wie
die in den Figuren gezeigte Gestalt aufweist.
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In
den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die Vorsprungabschnitte
an der Seite der Mittelachse 27 in der Einspritzöffnung 100 angeordnet.
Die Vorsprungabschnitte können
an anderen Stellen in der Einspritzöffnung angeordnet sein, wie
zum Beispiel auf der Gegenseite der Mittelachse 27.
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Die
Innenfläche
der Einspritzöffnung
kann in einer Polygongestalt vorliegen, die sich von dem perfekten
Kreis und dem elliptischen Querschnitt unterscheidet.
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In
den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird das Kraftstoffeinspritzventil
gemäß der vorliegenden
Erfindung als ein Kraftstoffeinspritzventil verwendet, das in einem
Ottomotor eingebaut ist. Das Kraftstoffeinspritzventil gemäß der vorliegenden
Erfindung kann auf jegliche Arten von Injektoren zum Einspritzen
von zu zerstäubender
Flüssigkeit
angewendet werden. Diese Beschreibung der Erfindung ist lediglich
beispielhafter Natur und daher ist es beabsichtigt, dass Abänderungen,
die nicht von dem Kern der Erfindung abweichen, im Bereich der Erfindung
liegen. Solche Abänderungen
sind nicht als Abweichung vom Umfang der Erfindung zu betrachten.
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Eine
Fluideinspritzdüse
(2) hat eine Einspritzöffnungsplatte
(25), eine Einspritzöffnung
(100) und einen Vorsprungabschnitt (110). Die
Einspritzöffnungsplatte
(25) ist an einem stromabwärtigen Ende eines Fluideinspritzventils
(3) zu montieren, so dass deren Mittelachse koaxial zu
dem Fluideinspritzventil (3) verläuft. Die Einspritzöffnung durchdringt
die Einspritzöffnungsplatte
(25) zwischen einem Einlass (102) und einem Auslass
(104). Der Vorsprungabschnitt (110) springt von
einer Innenfläche
(106) der Einspritzöffnung
(100) vor, um eine Richtung zumindest eines Teils eines
durch die Einspritzöffnung (100)
passierenden Fluidstroms zu versetzen, so dass er in einer Umfangsrichtung
der Innenfläche (106)
strömt.