DE102006000023A1

DE102006000023A1 - Kraftstoffeinspritzung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102006000023A1
Application number: DE102006000023A
Authority: DE
Inventors: Akira Kariya Shibata
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-01-25
Filing date: 2006-01-24
Publication date: 2006-07-27
Also published as: US7249591B2; JP2006207384A; US20060162695A1; JP4305394B2

Abstract

Ein erster Kraftstoffausstoßpfad (71) und ein erstes Rückführrohr (74), die gemeinschaftlich die Durchflussmenge des aus der Kolbensteuerkammer (74) eines in einem Injektor (3) eingebauten Druckverstärkers (21) strömenden Kraftstoffs und eine Durchflussmenge des aus der Düsengegendruckkammer einer Kraftstoffeinspritzdüse (22) strömenden Kraftstoffs (einschließlich der Durchflussmenge des Austrittskraftstoffs) zu einem Kraftstofftank (9) ausstoßen, und ein zweiter Kraftstoffausstoßpfad (72) sowie ein zweites Rückführrohr (75), die nur die Durchflussmenge des aus der Solenoidventilkammer (51) eines Solenoidventils (7) strömenden Rückführkraftstoffs ausstoßen, sind mit voneinander getrennten und unabhängigen Rohrleitungen montiert. Mit dieser Maßnahme kann der Druck in der Solenoidventilkammer (51) auf einen Wert gesteuert werden, der niedriger als der Beständigkeitsgrenzdruck eines O-Rings (55) ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine und insbesondere eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Druckverstärkungskolbenbauart, die mit einem Druckverstärker versehen ist, der den Einspritzdruck des aus einer Kraftstoffeinspritzdüse eingespritzten Kraftstoffs auf einen Wert verstärken kann, der größer als der Ausstoßdruck des von einer Kraftstoffzufuhrpumpe gefördert Kraftstoffs ist.

In den vergangenen Jahren wurden beispielsweise Regelungen zur Reinigung eines Abgases eines Dieselverbrennungsmotors strenger und wurde bezüglich des Verbrennungsmechanismus eines Dieselverbrennungsmotors Klarheit geschaffen. Zum Vermindern von Dieselpartikeln, die typischer Weise schwarzen Rauch bilden, ist es wichtig zum Reinigen des Abgases, das von einem Verbrennungsmotor ausgestoßen ist, den von dem Einspritzabschnitt einer Kraftstoffeinspritzdüse eingespritzten Kraftstoff in feine Partikel mit einem absoluten Minimum umzuwandeln. Zum weitergehenden Verbessern der Umwandlung des Kraftstoffs in feine Partikel ist es wirksam, den Kraftstoffdruck des Kraftstoffs zu verstärken.

Jedoch erreicht der Druck, der bei dem Kraftstoffeinspritzsystem für einen Dieselverbrennungsmotor verstärkt wird, der an einem Fahrzeug montiert ist, wie z. B. an einem Automobil, eine Grenze. Beispielsweise wurde bei einem Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem ebenso eine Anforderung zum Verstärken des Einspritzdrucks des Kraftstoffs sehr stark und wurde ein Wert gefordert, der eine Druckbeständigkeitsgrenze einer Zufuhrpumpe zum Druckzuführen des Kraftstoffs zu einer Common-Rail übersteigt. Die Druckschriften USP-5682858 und USP-6752325 zeigen eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Druckverstärkungskolbenbauart zum Verstärken des Einspritzdrucks des in den Zylinder des Verbrennungsmotors aus einem Injektor einzuspritzenden Kraftstoffs auf einen Wert, der größer als der Druck des Kraftstoffs ist, der in einer Common-Rail gesammelt wird.

Die Vorrichtung ist, wie in 10 gezeigt ist, mit einer Common-Rail 101 zum Sammeln des Kraftstoffdrucks, der durch eine (nicht gezeigte) Kraftstoffeinspritzpumpe zugeführt wird, einem Druckverstärker 102 zum Verstärken des von der Common-Rail 101 zugeführten Kraftstoffs, einer Kraftstoffeinspritzdüse 103 zum Einspritzen des Hochdruckkraftstoffs, wobei der Druck auf einen Wert durch den Druckverstärker 102 verstärkt wird, der höher als der Common-Rail-Druck ist, und einem Solenoidventil 105 zum Durchführen der Steuerung zum Verstärken des Drucks des Druckverstärkers 102 und der Steuerung zum Öffnung oder Schließen der Kraftstoffeinspritzdüse 103 versehen. Dabei hat der Druckverstärker 102 eine Druckverstärkungskammer 111, die hydraulisch hermetisch durch einen Druckverstärkungskolben 110 und einen Zylinder unterteilt ist, eine Kolbengegendruckkammer 112 und eine Kolbensteuerkammer 113. Dabei ist der Druckverstärkungskolben 110 so aufgebaut, dass er sich in eine Richtung anhebt, um den Hydraulikdruck des Kraftstoffs in der Druckverstärkungskammer 111 zu erhöhen, wenn der Hydraulikdruck des Kraftstoffs in der Kolbengegendruckkammer 112 höher als der Hydraulikdruck des Kraftstoffs in der Kolbensteuerkammer 113 wird.

Wenn dabei der Hydraulikdruck des Kraftstoffs, der von der Druckverstärkungskammer 102 in ein Kraftstoffreservoir eingeführt wird, einen Düsenöffnungsdruck übersteigt, hebt sich die Kraftstoffeinspritzdüse 103 konstruktionsgemäß zu einer Richtung, in die eine Düsennadel ein Ventil öffnet. Hier wird der Düsenöffnungsdruck auf der Grundlage der Kraft eingestellt, die durch Addieren der Vorspannkraft einer Feder zu dem Hydraulikdruck des Kraftstoffs in der Düsengegendruckkammer erhalten wird. Dabei ist die Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Druckverstärkungskolbenbauart integral mit dem Druckverstärker 102, der Kraftstoffeinspritzdüse 103 und dem Solenoidventil 105 versehen, um einen Injektor aufzubauen, und ist ein hydraulisch betätigtes Schaltventil 104 mit zwei Positionen und drei Wegen in diesem Injektor eingebaut.

Das Schieberventil 114 dieses Schaltventils 104 mit zwei Positionen und drei Wegen hat eine erste Position, mit der von der Common-Rail 102 ausgestoßener Kraftstoff in die Kolbensteuerkammer 113 des Druckverstärkers 102 und die Düsengegendruckkammer der Kraftstoffeinspritzdüse 103 eingeführt werden kann, und eine zweite Position, mit der Kraftstoff, der aus der Kolbensteuerkammer 113 des Druckverstärkers 102 und der Düsengegendruckkammer der Kraftstoffeinspritzdüse 103 ausströmt, zu der Niederdruckseite eines Kraftstoffsystems (Kraftstofftank 107) zurückgeführt werden kann. Wenn dabei der Hydraulikdruck des Kraftstoffs in der Drucksteuerkammer 115 groß ist, wird das Schieberventil 114 des Schaltventils 104 mit zwei Positionen und drei Wegen auf die erste Position durch die Vorspannkraft einer Feder 116 eingestellt, und wenn der Hydraulikdruck des Kraftstoffs in der Drucksteuerkammer 115 klein ist, wird das Schieberventil 114 des Schaltventils 104 mit zwei Positionen und drei Wegen auf die zweite Position gegen die Vorspannkraft der Feder 116 eingestellt.

Das Solenoidventil 105 hat eine in diesem eingebaute Solenoidventilkammer 114 und ist zur Durchführung der Steuerung zum Vergrößern oder Verringern des Hydraulikdrucks des Kraftstoffs in der Drucksteuerkammer 115 zum Umschalten der Position des Schieberventils 114 des Schaltventils 104 mit zwei Positionen und drei Wegen. Dabei ist ein Ventil 120, das integral mit einem Anker 119 arbeitet, in der Solenoidventilkammer 117 untergebracht. Das Solenoidventil 105 hat eine Solenoidspule 121 zum Antreiben des Ventils 120 in die Richtung zum öffnen des Ventils und eine Feder 122 zum Vorspannen des Ventils 120 in die Richtung zum Schließen des Ventils.

Dabei ist bei dem Injektor ein erster Kraftstoffeinführpfad 131 zum Einführen von Kraftstoff von der Common-Rail 101 über die Schaltventilkammer 123 des Schaltventils 104 mit zwei Positionen und drei Wegen in die Kolbensteuerkammer 113 des Druckverstärkers 102 und die Düsengegendruckkammer der Kraftstoffeinspritzdüse 103 und einem zweiten Kraftstoffeinführpfad 132 zum Einführen von Kraftstoff von der Common-Rail 101 über die Kolbengegendruckkammer 112 des Druckverstärkers 102 und die Druckverstärkungskammer 111 des Druckverstärkers 102 in den Kraftstoffaufnahmeabschnitt der Kraftstoffeinspritzdüse 103 ausgebildet. Dabei führt ein erster Kraftstoffeinführpfad 133, der von dem ersten Kraftstoffeinführpfad 131 an einem Abschnitt abzweigt, der näher an der stromaufwärtigen Seite in die Richtung des Strömungskraftstoffs als die Schaltventilkammer 132 des Schaltventils 104 mit zwei Positionen und drei Wegen liegt, Kraftstoff von der Common-Rail 101 in die Drucksteuerkammer 115 des Schaltventils 104 mit zwei Positionen und drei Wegen ein.

Bei dem Injektor sind ein erster Kraftstoffausstoßpfad 141 zum Rückführen von Kraftstoff von der Kolbensteuerkammer 113 des Druckverstärkers 102 und der Düsengegendruckkammer der Kraftstoffeinspritzdüse 103 über die Schaltventilkammer 123 des Schaltventils 104 mit zwei Positionen und drei Wegen zu dem Kraftstofftank 107 und ein zweiter Kraftstoffausstoßpfad 142 zum Rückführen von Kraftstoff von der Drucksteuerkammer 115 des Schaltventils 104 mit zwei Positionen und drei Wegen über die Solenoidventilkammer 117 des Solenoidventils 115 Kraftstofftank 7 ausgebildet. Dabei ist ein stromabwärtiges Ende in die Richtung der Strömung des Kraftstoffs des zweiten Kraftstoffausstoßpfads 142 mit dem ersten Kraftstoffausstoßpfad 141 an einem Abschnitt, der näher an der stromabwärtigen Seite in die Richtung des strömenden Kraftstoffs als die Schaltventilkammer 123 des Schaltventils 104 mit zwei Positionen und drei Wegen liegt verbunden. Der erste Kraftstoffausstoßpfad 141 an einer Position, die näher an der stromabwärtigen Seite in die Richtung des strömenden Kraftstoffs als ein Vereinigungspunkt 143 liegt, an dem Kraftstoff, der durch den ersten Kraftstoffausstoßpfad 141 zurückkehrt, mit Rückführkraftstoff vereinigt, der durch den zweiten Ausstoßpfad 142 strömt, mit einem Rückführrohr 106 über einen Austrittsanschluss des Injektors verbunden. Das Rückführrohr 106 ist eine Kraftstoffrückführrohrleitung zum Vereinigen der Strömung des Rückführkraftstoffs, der aus der Kolbensteuerkammer 113 des Druckverstärkers 102 und der Düsengegendruckammer der Kraftstoffeinspritzdüse 103 strömt, mit der Strömung des Rückführkraftstoffs, der aus der Solenoidventilkammer 117 des Solenoidventils 105 strömt, um die Strömung des Rückführkraftstoffs gemeinsam zu dem Kraftstofftank 107 zurückzuführen.

Jedoch wird bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Druckverstärkungskolbenbauart ausgehend von dem Betriebsprinzip des Druckverstärkers 102 die Strömungsmenge des Rückführkraftstoffs größer als [(Druckverstärkungsverhältnis – 1) x Menge der Kraftstoffeinspritzung (auf die die Menge des statischen Austritts, der aus den jeweiligen Gleitabschnitten des Injektors strömt, und die Menge des Umschaltaustritts, der durch das Schaltventil 104 mit zwei Positionen und drei Wegen und das Solenoidventil 105 verursacht wird (die Menge des dynamischen Austritts) angewandt werden] erzeugt. Der Rückführkraftstoff strömt aus dem Austrittsanschluss des Injektors während der Dauer der Kraftstoffeinspritzung und wird über das Rückführrohr 106 zu dem Kraftstofftank 107 zurückgeführt. Aus diesem Grund wird, wie in 11 gezeigt ist, ein hoher positiver Druck in den ersten und zweiten Kraftstoffausstoßpfaden 141, 142 und dem Rückführrohr 106 entwickelt (im folgenden als Druckschwankung des Rückführkraftstoffs gezeigt).

Bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Druckverstärkungskolbenbauart besteht nämlich die Möglichkeit, dass mit einer Erhöhung der Durchflussmenge des Rückführkraftstoffs und einer Erhöhung des Drucks des Rückführkraftstoffs die Druckschwankung des Rückführkraftstoffs (niederdruckseitige Druckschwankung) die nicht ein Problem bei einem Injektor wird, der für ein gewöhnliches Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem verwendet wird, zu der Solenoidventilkammer 117 des Solenoidventils 105 fortschreitet und die Druckbeständigkeitsgrenze des Abdichtungsabschnitts übersteigt, wie z. B. eines O-Rings zum Verhindern, dass Kraftstoff aus der Solenoiventilkammer 117 nach außen austritt. Wenn dabei die Vorrichtung durch Verschrauben der Kraftstoffeinspritzdüse 103 über den Abdichtungsabschnitt des Solenoidventils 105 befestigt wird, besteht die Möglichkeit, dass der Abdichtungsabschnitt des Solenoidventils 105 zerstört wird (dass beispielsweise der O-Ring zerstört wird), so dass verursacht wird, dass Kraftstoff aus einem Abschnitt austritt, der durch Verschrauben befestigt wird. Damit gibt es den Bedarf, dass das Solenoidventil 105 weitergehend bezüglich der Beständigkeit gegenüber dem Druck verbessert wird. Somit ergibt sich ein Problem der Erhöhung der Kosten für das System.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, die einen kostengünstigen Aufbau hat, aber die ein Solenoidventil vor der Druckschwankung des Rückführkraftstoffs schützen kann, der aus einem Druckverstärker oder einer Kraftstoffeinspritzdüse strömt. Darüber hinaus ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, die ein Solenoidventil vor der Druckschwankung des Rückführkraftstoffs in einem Rückführrohr zum Vereinigen des Rückführkraftstoffs, der aus einem Druckverstärker oder einer Kraftstoffeinspritzdüse strömt, mit der Strömung des Rückführkraftstoffs, der aus einem Solenoidventil zum Zurückführen der Strömung des Rückführkraftstoffs gemeinsam zu der Niederdruckseite eines Kraftstoffsystems schützen kann.

Gemäß der vorliegenden Erfindung strömt dann, wenn ein Solenoidventil die Steuerung zum Verstärken des Drucks eines Druckverstärkers durchführt (insbesondere eine Steuerung des Hubbetrags eines Druckverstärkungskolbens = Steuerung des Grades des Verstärkungsdrucks), Rückführkraftstoff aus dem Druckverstärker aus. Der aus dem Druckverstärker strömende Rückführkraftstoff strömt durch einen ersten Kraftstoffausstoßpfad zum Umgehen des Solenoidventils zum Zurückführen des Kraftstoffs zu der Niederdruckseite des Kraftstoffsystems. Wenn dann das Solenoidventil die Steuerung zum Öffnen oder Schließen einer Kraftstoffeinspritzdüse durchführt, insbesondere eine Steuerung der Kraftstoffeinspritzung eines Injektors = Steuerung der Menge der Einspritzung und Steuerung der Einspritzzeitabstimmung), strömt Rückführkraftstoff aus der Kraftstoffeinspritzdüse aus. Der aus der Kraftstoffeinspritzdüse ausströmende Rückführkraftstoff strömt durch einen zweiten Kraftstoffausstoßpfad zum Umgehen des ersten Kraftstoffausstoßpfads zum Rückführen des Kraftstoffs zu der Niederdruckseite des Kraftstoffsystems aus.

Damit wird die Strömung des Rückführkraftstoffs, der aus dem Druckverstärker oder der Kraftstoffeinspritzdüse strömt, direkt zu der Niederdruckseite des Kraftstoffsystems zurückführt, ohne dass er mit dem Rückführkraftstoff vereinigt wird, der aus dem Solenoidventil ausströmt. Es wird nämlich eine Kanalstruktur (Rohrleitungsstruktur) bereitgestellt, die nicht mit einem Vereinigungsabschnitt versehen ist, an dem die Strömung des Rückführkraftstoffs, die aus dem Druckverstärker strömt oder der Kraftstoffeinspritzdüse, sich mit der Strömung des Kraftstoffs vereinigt, die aus dem Solenoidventil strömt. Daher kann diese Kanalstruktur verhindern, dass die Druckschwankung des Rückführkraftstoffs, der aus dem Druckverstärker oder der Krafteinspritzdüse strömt, sich zu dem Solenoidventil fortsetzt. Daher hat die Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung einen kostengünstigen Aufbau, kann aber das Solenoidventil vor der Druckschwankung des aus dem Druckverstärker oder der Kraftstoffeinspritzdüse ausströmenden Rückführkraftstoffs schützen.

1 ist ein Konstruktionsdiagramm, das das Kraftstoffberohrungssystem einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Druckverstärkungskolbenbauart zeigt (erstes Ausführungsbeispiel).
2 ist ein Konstruktionsdiagramm, das die allgemeine Konstruktion eines Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystems zeigt (erstes Ausführungsbeispiel).
3A und 3B sind Querschnittsansichten, die die schematische Konstruktion einer Kraftstoffeinspritzdüse zeigen (erstes Ausführungsbeispiel).
4 ist ein Konstruktionsdiagramm, das das Kraftstoffberohrungssystem einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Druckverstärkungskolbenbauart zeigt (zweites Ausführungsbeispiel).
5 ist eine Querschnittsansicht, die eine Druckschwankungsverhinderungseinheit zeigt (zweites Ausführungsbeispiel).
6 ist ein Zeitdiagramm, das das Simulationsergebnis des Kraftstoffberohrungssystems in 4 zeigt (zweites Ausführungsbeispiel).
7 ist ein Konstruktionsdiagramm, das das Kraftstoffberohrungssystem eines Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystems zeigt (drittes Ausführungsbeispiel).
8 ist ein Zeitdiagramm, das das Simulationsergebnis zeigt, wenn ein Injektor in 4 auf das Kraftstoffberohrungssystem in 7 angewendet wird (drittes Ausführungsbeispiel).
9 ist eine Querschnittsansicht, die eine Teilstruktur eines Injektors zeigt (viertes Ausführungsbeispiel).
10 ist ein Konstruktionsdiagramm, das den Kraftstoffeinführpfad und den Kraftstoffausstoßpfad eines Injektors zeigt (zugehöriger Stand der Technik).
11 ist eine Grafik, die eine Druckschwankungswellenform in einem Rückführrohr in 10 zeigt (zugehöriger Stand der Technik).
[Erstes Ausführungsbeispiel]
[Konstruktion des ersten Ausführungsbeispiels]
1 bis 3A und 3B zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 1 ist ein Diagramm, das ein Kraftstoffberohrungssystem einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Druckverstärkungskolbenbauart zeigt und 2 ist ein Diagramm, das die allgemeine Konstruktion eines Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystems zeigt.
Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist an einem Fahrzeug, wie z. B. einem Automobil montiert und ist ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem (Sammlerkraftstoffeinspritzsystem), das aus Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine (Mehrzylinderdieselverbrennungsmotor: im folgenden als „Verbrennungsmotor" bezeichnet), beispielsweise einen Dieselverbrennungsmotor bekannt ist, und ist so konstruiert, dass es Kraftstoff, der aus einer Kraftstoffeinspritzpumpe (Zufuhrpumpe) 1 ausgestoßen wird, in einer Common-Rail sammelt und den in der Common-Rail 2 gesammelten Kraftstoff in die Brennkammern der jeweiligen Zylinder des Verbrennungsmotors über mehrere (vier in diesem Ausführungsbeispiel) Elektromagnetkrafteinspritzventile (Injektoren) 3 einspritzt, die entsprechend den jeweiligen Zylindern des Verbrennungsmotors montiert sind.
Darüber hinaus ist das Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem, wie in 2 gezeigt ist, mit dem Elektromagnetansaugsteuerventil (im folgenden als „Solenoidventil" bezeichnet) 4, einer Zufuhrpumpe 1, einem Elektromagnetdruckverringerungsventil (im folgenden als „Druckverringerungsventil" bezeichnet) 5, das in der Common-Rail 2 angeordnet ist, und einer Verbrennungsmotorsteuereinheit (im folgenden als „ECU" bezeichnet) 10 zum elektronischen Steuern in der Elektromagnethydraulikdrucksteuerventile (im folgenden als „Solenoidventile" bezeichnet) 7 der mehreren Injektoren 3 versehen. Dabei ist der Verbrennungsmotor mit einer Kurbelwelle (Ausgangswelle des Verbrennungsmotors) zum Umwandeln der Hin- und Herbewegung eines Kolbens 8 in eine Drehbewegung versehen. In dieser Hinsicht sind in 1 und 2 der Injektor 3 und sein Kraftstoffberohrungssystem von nur einem Zylinder der Injektoren 3 der jeweiligen Zylinder des Verbrennungsmotors genau gezeigt und sind die Injektoren 3 der anderen drei Zylinder weggelassen.
Die Zufuhrpumpe 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird durch die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors gedreht, um Kraftstoff, der aus einem Kraftstofftank 9 durch eine Förderpumpe (nicht gezeigt) angesaugt wird, in eine Druckkammer zum Druckbeaufschlagen des Kraftstoffs zu saugen. Dabei ist die Förderpumpe eine Niederdruckkraftstoffpumpe, die den Kraftstoff, der in dem Kraftstofftank 9 gesammelt wird und einen normalen Druck hat, von dem Ansauganschluss der Zufuhrpumpe 4 über ein Kraftstoffansaugrohr 11 ansaugt und den Kraftstoff in dieser mit Druck beaufschlagt, um den Kraftstoff in die Druckkammer auszustoßen. Dann beaufschlagt die Zufuhrpumpe 1 den in die Druckkammer gesaugten Kraftstoff durch die Hin- und Herbewegung eines Tauchkolbens, der in den Zylinder gleitet, um den Druck des Kraftstoffs zu erhöhen, und stößt den Kraftstoff, dessen Druck in der Druckkammer erhöht ist, zu der Common-Rail durch den Ausstoßanschluss der Zufuhrpumpe 1 aus.
Dabei ist das Solenoidventil 4 in der Mitte eines Kraftstoffansaugpfades von der Förderpumpe zu der Druckkammer montiert. Dieses Solenoidventil 4 wird elektronisch durch einen Pumpenantriebsstrom gesteuert, der von der ECU 10 über einen Pumpenantriebsschaltkreis (nicht gezeigt) aufgebracht wird, um die Ansaugmenge des Kraftstoffs zu steuern, die in die Druckkammer der Zufuhrpumpe 1 gesaugt wird. Damit wird die Kraftstoffmenge, die aus der Druckkammer der Zufuhrpumpe 1 in die Common-Rail 2 ausgestoßen wird, auf einen optimalen Wert bezüglich der Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors gesteuert (beispielsweise die Drehzahl des Verwandlungsmotors, der Betätigungsbetrag des Beschleunigers, der die Anweisungseinspritzmenge und dergleichen), wodurch der Kraftstoffdruck in der Common-Rail 2, nämlich der sogenannte Common-Rail-Druck geändert wird.
Die Common-Rail 2 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist mit dem Ausstoßanschluss der Zufuhrpumpe 1 über ein Kraftstoffzufuhrrohr 12 verbunden. Die Common-Rail 2 ist ein Sammler zum Sammeln des Kraftstoffs, der aus dem Ausstoßanschluss der Zufuhrpumpe 1 ausgestoßen wird, und zum Verteilen sowie Zuführen des Kraftstoffs mit einem vorgegebenen Hydraulikdruck zu den mehreren Injektoren 3. Dabei ist die Common-Rail 2 mit Kraftstoffzufuhrrohren 13 entsprechend den jeweiligen Injektoren versehen. Dabei ist die Common-Rail 2 mit einem Kraftstoffdrucksensor (Common-Rail-Drucksensor) 14 zum Erfassen eines Kraftstoffs in der Common-Rail 2 (Common-Rail-Druck) versehen. Überschüssiger Kraftstoff, der aus der Zufuhrpumpe 1 strömt, wird zu der Niederdruckseite (Kraftstofftank 9) des Kraftstoffsystems über ein Rückfuhrrohr 15 zurückgeführt.
Hier ist ein Rückführrohr 16 von der Common-Rail 2 zu dem Kraftstofftank 9 mit einem Druckverringerungsventil 5 versehen. Dieses Druckverringerungsventil 5 ist ein Solenoidventil, das elektronisch durch einen Druckverringerungsventilantriebsstrom gesteuert wird, der durch die ECU 10 über einen Druckverringerungsventilantriebsschaltkreis (EDU) aufgebracht wird, um eine hervorragende Druckverringerungsfähigkeit zum Verringern eines Common-Rail-Drucks von einem hohen Druck zu einem Niederdruck rasch beispielsweise zu dem Zeitpunkt der Verringerung einer Verbrennungsmotordrehzahl oder beim Anhalten des Verbrennungsmotors zu erzielen. In dieser Hinsicht ist es anstelle des Druckverringerungsventils ebenso empfehlenswert einen Druckbegrenzer zu montieren, der geöffnet, wird um den Common-Rail-Druck niedriger als einen eingestellten Grenzdruck zu halten, wenn der Common-Rail-Druck höher als der eingestellte Grenzdruck wird.
Der Injektor 3 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist integral mit einem Druckverstärker 21 versehen, der den Einspritzdruck des Kraftstoffs auf einen Druck verstärken kann, der höher als der Ausstoßdruck des Kraftstoffs, der von der Zufuhrpumpe 1 ausgestoßen wird, oder als der Common-Rail-Druck ist, mit einer Kraftstoffeinspritzdüse 22 zum Einspritzen des Kraftstoffs in die Brennkammern der jeweiligen Zylinder des Verbrennungsmotors und dem Solenoidventil 7 zum Durchführen der Steuerung zum Verstärken des Drucks des Verstärkers 21 und der Steuerung zum Öffnen oder Schließen der Kraftstoffeinspritzdüse 22, um dadurch einen Druckverstärkungsinjektor aufzubauen. Damit findet das Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Druckverstärkungsbauart.
Der Druckverstärker 21 des Injektors 3 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist, wie in 1 gezeigt ist, entsprechend jedem Zylinder des Verbrennungsmotors, nämlich für jeden Injektor 3 montiert. Dieser Druckverstärker 21 ist zwischen die Common-Rail 2 und die Kraftstoffeinspritzdüse 2 zwischengesetzt. Dabei weist der Druckverstärker 21 einen Zylinder mit einer Kolbengegendruckkammer 23, eine Kolbensteuerkammer 24 und eine Druckverstärkungskammer (Volumenänderungsraum) 25 sowie einen Druckverstärkungskolben 26 auf, der gleitfähig in diesem Zylinder aufgenommen ist.
Dieser Druckverstärkungskolben 26 hat einen großdruchmessrigen Kolben 27, der hermetisch in einer großdurchmessrigen Bohrung gleitet, die in dem Zylinder ausgebildet ist, und einen kleidurchmessrigen Tauchkolben 29, der in einer großdurchmessrigen Bohrung hermetisch gleitet, die in dem Zylinder ausgebildet ist. Die Mittelachsen dieses großdurchmessrigen Kolbens 27 und dieses kleindurchmessrigen Tauchkolbens 29 sind in genauer Übereinstimmung miteinander, und sie können integral betätigt werden. Dabei bildet ein großdurchmessriger Raum, der durch die obere Endfläche in der Zeichnung des großdurchmessrigen Kolbens 27 und die großdurchmessrige Bohrung des Zylinders umgeben wird, eine Kolbengegendruckkammer 23. Dabei bildet der andere großdurchmessrige Raum, der durch die untere Endfläche (ringförmige Endfläche) in der Zeichnung des großdruchmessrigen Kolbens 27 und die großdurchmessrige Bohrung des Zylinders umgeben ist, eine Kolbensteuerkammer 24.
Darüber hinaus bildet ein kleindurchmessriger Raum, der durch die untere Endfläche (ringförmige Endfläche) in der Zeichnung des kleindurchmessrigen Tauchkolbens 29 und die kleindurchmessrige Bohrung des Zylinders umgeben ist, eine Druckverstärkungskammer 25. Dabei ist eine Rückstellfeder (nicht gezeigt) in der Kolbensteuerkammer 24 untergebracht. Diese Rückstellfeder ist zwischen dem großdurchmessrigen Kolben 27 des Druckverstärkungskolbens 26 und die Innenwand des Zylinders zwischengesetzt und funktioniert als Kolbenvorspanneinrichtung zum Aufbringen einer Vorspannkraft zum Zurückführen der Hubposition des Druckverstärkungskolbens 26 auf eine Ausgangsposition (nach oben in der Zeichnung) auf den Druckverstärkungskolben 26. Hier wird die Hydraulikkraft des Kraftstoffs in der Druckverstärkungskammer 25, der durch den Druckverstärkungskolben 26 mit Druck beaufschlagt wird, ein Wert, der proportional zu dem Verhältnis (Druckverstärkungsverhältnis) der Druckaufnahmefläche der oberen Endfläche in der Zeichnung des großdurchmessrigen Kolbens 27 und der Druckaufnahmefläche der unteren Endfläche in der Zeichnung des kleindurchmessrigen Tauchkolbens 29 ist. Beispielsweise in dem Fall, in dem das Verhältnis der Druckaufnahmeflächen von beiden Endflächen des Druckverstärkungskolbens 26 zwischen 2 und 3 liegt, wird dann, wenn ein Hydraulikdruck von 100 MPa von der Common-Rail 2 auf zu der Druckverstärkungskammer 25 zugeführt wird, Kraftstoff mit einem hohen Druck von 200 MPa bis 300 MPa von der Druckverstärkungskammer 25 zu der Kraftstoffeinspritzdüse 22 eingeführt.
Die Kraftstoffeinspritzdüse 22 des Injektors 3 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist, wie in 3 gezeigt ist, aus einem Düsenkörper, der mehrere Einspritzanschlüsse (Düseneinspritzanschlüsse) 31 hat, die an seiner spitzen Seite (untere Endseite in der Zeichnung) ausgebildet sind, einer Düsennadel 32, die gleitfähig in diesem Düsenkörper untergebracht ist und die mehrere Einspritzanschlüsse öffnet und schließt, einem Düsenhalter, der mit dem Düsenkörper gekoppelt ist, und einem Anweisungskolben 33 aufgebaut, der gleitfähig in dem Düsenhalter aufgenommen ist und sich integral mit der Düsennadel 32 in die axiale Richtung bewegt. Dabei ist eine Kraftstoffeinspritzdüse 22 mit einer Feder 34 als Nadelvorspanneinrichtung zum Vorspannen der Düsennadel 32 und des Anweisungskolbens 33 in eine Richtung, die die mehreren Einspritzanschlüsse 31 schließt (die ein Ventil schließt), montiert.
Ein Düsengehäuse 35 einschließlich des Düsenkörpers und eines Düsenhalters ist an dem Zylinderblock oder dem Zylinderkopf des Verbrennungsmotors montiert (entsprechend den jeweiligen Zylindern). Dabei sind in dem Düsengehäuse 35 eine Kraftstoffaufnahmekammer 36 zum Aufbringen der Hydraulikkraft des Kraftstoffs auf den durchmessrigen Abschnitt der Düsennadel 32 in eine Richtung, die die mehreren Einspritzanschlüsse 31 öffnet (die das Ventil öffnet), eine Düsengegendruckkammer 37 zum Aufbringen der Hydraulikkraft des Kraftstoffs auf den großdurchmessrigen Abschnitt des als Anweisungskolbens 33 in eine Richtung, die die mehreren Einspritzanschlüsse 31 schließt (die das Ventil schließt), und ein Kraftstoffeinführdurchgang 38 zum Einführen von Hochdruckkraftstoff von der Common-Rail 2 in die Kraftstoffaufnahmekammer 36 über die Druckverstärkungskammer 25 des Druckverstärkers 21 ausgebildet.
Dabei werden die Strömung des Kraftstoffs, der aus der Düsengegendruckkammer 37 strömt, der Kraftstoff, der aus der Kraftstoffkammer 36 durch einen Gleitspalt, der zwischen dem großdurchmessrigen Abschnitt der Düsennadel 32 ausgebildet ist, und der Gleitbohrung des Düsengehäuses 35 strömt, und der Kraftstoff, der aus der Düsengegendruckkammer 37 durch einen Gleitspalt strömt, der zwischen dem großdruchmessrigen Abschnitt des Anweisungskolbens 33 und der Gleitbohrung des Düsengehäuses 35 ausgebildet ist, zu der Niederdruckseite (Kraftstofftank 9) durch einen Kraftstoffzufuhr-/-ausstoßdurchgang 39 zurückgeführt. Hier kann ein Düsenöffnungsdruck auf der Grundlage einer Kraft der gesamten Summe der Hydraulikkraft des Kraftstoffs in der Düsengegendruckkammer 37 und der Vorspannkraft der Feder 34 eingestellt werden. Durch Ändern des Hydraulikdrucks des Kraftstoffs in der Düsengegendruckkammer 37 oder der Vorspannkraft der Feder 34 kann der Düsenöffnungsdruck frei wählbar geändert werden.
Das Solenoidventil 7 des Injektors 3 des vorliegenden Ausführungsbeispiels bildet, wie in 1 gezeigt ist, ein Elektromagnetsteuerventil mit einem hydraulisch betätigten Schaltventil 6 mit zwei Positionen und drei Wegen. Zuerst entspricht das Schaltventil 6 mit zwei Positionen und drei Wegen einem hydraulisch betätigten Schaltventil mit 2 Positionen der vorliegenden Erfindung und ist aus einem Gehäuse mit einer Drucksteuerkammer 41 und einer Schaltventilkammer (Öldurchgangsschaltkammer) 42, einem Schieberventil (Ventilkörper) 43, der gleitfähig in der Gleitbohrung dieses Gehäuses gestützt ist, einer Feder 44 als Ventilvorspanneinrichtung zum Vorspannen dieses Schieberventils 43 auf eine Ausgangsposition (untere Seite in der Zeichnung) aufgebaut.
Dabei sind an der Wandfläche des Gehäuses, in dem eine Drucksteuerkammer 41 ausgebildet ist, ein Einlassanschluss zum Einführen von Kraftstoff von der Common-Rail 2 in die Drucksteuerkammer 41 und ein Auslassanschluss zum Zurückführen von Kraftstoff von der Drucksteuerkammer 41 zu dem Kraftstofftank 9 über das Solenoidventil 7 ausgebildet. Dabei sind in der Wandfläche des Gehäuses, in der die Schaltventilkammer 42 ausgebildet ist, ein Einlassanschluss zum Einführen von Kraftstoff von der Common-Rail 2 in die Schaltventilkammer 42, ein Auslassanschluss zum Zurückführen von Kraftstoff von der Schaltventilkammer 42 zu dem Kraftstofftank 9 und ein Einlass-/Auslassanschluss zum Verbinden der Kolbensteuerkammer 24 des Druckverstärkers 21 und der Düsengegendruckkammer 37 der Kraftstoffeinspritzdüse 22 mit der Schaltventilkammer 42 des Schaltventils 6 mit zwei Positionen und drei Wegen ausgebildet.
Das Schieberventil 43 hat einen Bund (großduchmessriger Abschnitt), der die Schaltventilkammer (42) in eine erste zylindrische Verbindungskammer und eine zweite zylindrische Verbindungskammer unterteilt. Wenn der Hydraulikdruck des Kraftstoffs in der Drucksteuerkammer 41 nahezu gleich dem Hydraulikdruck des Kraftstoffs in der ersten Verbindungskammer der Schaltventilkammer 42 ist, wird dann das Schieberventil 43 nach unten in der Zeichnung durch die Vorspannkraft der Feder 44 gepresst und wird auf eine erste Position (Ausgangsposition) eingestellt. Damit steht der Einlassanschluss mit dem Auslass-/Einlassanschluss über die erste Verbindungskammer der Umschaltventilkammer 42 in Verbindung. Wenn dann die Hydraulikkraft des Kraftstoffs in der ersten Verbindungskammer der Schaltventilkammer 42 größer als die Summe der Hydraulikkraft des Kraftstoffs in der Drucksteuerkammer 41 und der Vorspannkraft der Feder 44 ist, wird das Schieberventil 43 in der Zeichnung nach oben durch die Hydraulikkraft des Kraftstoffs in der ersten Verbindungskammer der Schaltventilkammer 42 gepresst und wird auf eine zweite Position (Vollhubposition) eingestellt. Damit steht der Auslass-/Einlassanschluss mit dem Auslassanschluss über die zweite Verbindungskammer der Schaltventilkammer 42 in Verbindung.
Hier ist das Schaltventil 6 mit zwei Positionen und drei Wegen des vorliegenden Ausführungsbeispiels derart aufgebaut, dass Kraftstoff von der Common-Rail 2 in die Drucksteuerkammer 41 über einen fixierten Begrenzer (einlassseitige Drossel) 45 eingeführt wird und dass Kraftstoff aus der Drucksteuerkammer 41 in die Solenoidventilkammer 51 des Solenoidventils 7 über einen feststehenden Begrenzer (auslassseitige Drossel) 46 strömt. Dabei ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Durchmesser des Begrenzers (Durchmesser des Kanals) 46 der auslassseitigen Drossel größer ausgeführt als der Durchmesser des Begrenzers (Durchmesser des Kanals) 45 der einlassseitigen Drossel, um die Geschwindigkeit der Strömung des Kraftstoffs, der aus Drucksteuerkammer 41 strömt, größer als die Geschwindigkeit der Strömung des Kraftstoffs zu machen, der in die Drucksteuerkammer 41 eingeführt wird.
Das Solenoidventil 7 ist ein elektromagnetisches Stellglied, das elektronisch durch einen Injektorantriebsstrom gesteuert wird, der durch die ECU 10 über den Injektorantriebsschaltkreis (EDU) 47 aufgebracht wird, um die Steuerung zum Verstärken des Drucks des Druckverstärkers 21 (Steuerung zum Erhöhen und Verringern des Hydraulikdrucks des Kraftstoffs in der Kolbensteuerkammer 24, variable Steuerung des Hubbetrags des Druckverstärkungskolbens 26) und die Steuerung zum Öffnen und Schließen der Kraftstoffeinspritzdüse 22 (Steuerung zum Erhöhen und Verringern des Hydraulikdrucks des Kraftstoffs in der Düsengegendruckkammer 37, variable Steuerung des Hubbetrags der Düsennadel 32) durchzuführen. Das Solenoidventil 7 ist an dem Düsengehäuse 35 der Kraftstoffeinspritzdüse 22 gemeinsam mit dem Schaltventil 6 mit zwei Positionen und drei Wegen unter Verwendung einer Haltemutter 41 befestigt und fixiert (siehe 9).
Das Solenoidventil 7 ist aus einem Gehäuse mit einer Solenoidventilkammer 51, einem Ventil (Ventilkörper) 53, das gleitfähig in der Gleitbohrung dieses Gehäuses gestützt ist, einer Feder 59 als Ventilkörpervorspanneinrichtung zum Vorspannen dieses Ventils 53 zu der Seite des Ventils 53, die an einem Ventilsitz aufgesetzt wird (Seite der ersten Position), und einem elektromagnetischen Antriebsabschnitt zum Antreiben des Ventils 53 zu der Seite des Ventils 53, bei dem es von dem Ventilsitz getrennt wird (Seite der zweiten Position), aufgebaut. Dabei ist das Solenoidventil 7 mit einem Abdichtungsabschnitt, wie z. B. einem O-Ring 55 (siehe 9) versehen, um zu verhindern, dass Kraftstoff aus der Solenoidventilkammer 51 nach außen austritt. Dabei sind in der Wandfläche des Gehäuses, an der die Solenoidventilkammer 51 ausgebildet ist, ein Einlassanschluss zum Verbinden der Drucksteuerkammer 41 des Schaltventils 6 mit zwei Positionen und drei Wegen mit der Solenoidventilkammer 51 und ein Auslassanschluss zum Verbinden der Solenoidventilkammer 51 mit dem Kraftstofftank 9 ausgebildet.
Der elektromagnetische Antriebsabschnitt ist eine Ventilkörperantriebseinrichtung zum Antreiben des Ventils 53 zu einer Seite, die den Einlassanschluss (Ventilanschluss) (in die Richtung zum Öffnen des Ventils) und weist eine Solenoidspule 56 auf, die eine elektromotorische Kraft entwickelt, wenn sie mit Energie beaufschlagt wird, einen Stator 57 (siehe 9), der magnetisiert wird, wenn diese Solenoidspule 56 mit Energie beaufschlagt wird, und einem Anker 58. Hier ist der Statorkern 57 mit einem Anziehungsabschnitt (nicht gezeigt) versehen, der den Anker zu einer Seite zum Öffnen des Einlassanschlusses (Ventilanschlusses) anzieht. Dabei ist der Anker 58 integral mit dem Ventil 53 und bewegt sich integral mit dem Ventil 53 in die axiale Richtung.
Wird das Solenoidventil 7 des vorliegenden Ausführungsbeispiels, wenn die Energiebeaufschlagung der Solenoidspule 56 angehalten wird (AUS), das Ventil 53 an den Ventilsitz des Gehäuses durch die Vorspannkraft der Feder 54 gesetzt, wodurch das Solenoidventil 7 auf die erste Position (Ausgangsposition) gesteuert wird, was den Einlassanschluss schließt. Dann wird bei dem Solenoidventil 7, wenn die Energiebeaufschlagung der Solenoidspule 56 gestartet wird (EIN), der Anker 58 durch den Anziehungsabschnitt des Statorkerns 57 angezogen und wird somit das Ventil 53 von dem Ventilsitz des Gehäuses gegen die Vorspannkraft der Feder 54 getrennt, wobei es dadurch auf die zweite Position (Vollhubposition) gesteuert wird, um den Einlassanschluss zu öffnen. Auf dieser zweiten Position steht die Solenoidventilkammer 51 mit der Drucksteuerkammer 41 über den Einlassanschluss des Solenoidventils 7 in Verbindung und steht die Solenoidventilkammer 51 mit dem Kraftstofftank 9 über den Auslassanschluss in Verbindung.
Hier wird der in der Common-Rail 2 gesammelte Kraftstoff von der Common-Rail 2 in die Injektoren 3, die entsprechend den jeweiligen Zylindern des Verbrennungsmotors montiert sind, über die jeweiligen Kraftstoffzufuhrrohre 13 eingeführt. Dabei sind, wie in 1 gezeigt ist, bei dem Injektor 3 ein erster Kraftstoffeinführpfad (Rohrleitung, Durchgang, Öldurchgang) 61 zum Einführen des Kraftstoffs von der Common-Rail 2 in die Düsengegendruckkammer 37 der Kraftstoffeinspritzdüse 22 über die Schaltventilkammer 42 des Schaltventils 6 mit zwei Positionen und drei Wegen und ein zweiter Kraftstoffeinführpfad (Rohrleitung, Durchgang, Öldurchgang) 62 zum Einführen eines Hochdruckkraftstoffs von der Common-Rail 2 in die Kraftstoffaufnahmekammer 36 der Kraftstoffeinspritzdüse 22 über die Druckverstärkungskammer 25 des Druckverstärkers 21 ausgebildet.
Dabei hat der erste Kraftstoffeinführpfad 61 einen ersten Kraftstoffeinführpfad 63, der von dem ersten Kraftstoffeinführpfad 61 an einer Position abzweigt, die näher an der stromabwärtigen Seite (Seite der Düsengegendruckkammer 37) in die Richtung der Strömung des Kraftstoffs als die Schaltventilkammer 92 des Schaltventils 6 mit zwei Positionen und drei Wegen liegt. Dieser erste Kraftstoffeinführpfad 63 ist eine Rohrleitung (Durchgang, Öldurchgang) zum Einführen von Kraftstoff von der Common-Rail 2 in die Kolbensteuerkammer 24 des Druckverstärkers 21 über die Schaltventilkammer 42 des Schaltventils 6 mit zwei Positionen und drei Wegen. Dabei hat der erste Kraftstoffeinführpfad 61 einen ersten Kraftstoffeinführpfad 64, der von dem ersten Kraftstoffeinführpfad 61 an einer Position abzweigt, die näher an der stromaufwärtigen Seite (Seite des Kraftstoffzufuhrrohrs 13) in die Richtung der Strömung des Kraftstoffs als die Schaltventilkammer 42 des Schaltventils 6 mit zwei Positionen und drei Wegen liegt. Dieser erste Kraftstoffeinführpfad 61 ist eine Rohrleitung (Durchgang, Öldurchgang) zum Einführen von Kraftstoff von der Common-Rail 2 in die Drucksteuerkammer 41 des Schaltventils 6 mit zwei Positionen und drei Wegen. Hier ist ein fixierter Begrenzer (Drossel) 66 zum Begrenzen der Querschnittsfläche des Durchgangs (der Durchflussmenge des Kraftstoffs) in der Mitte des ersten Kraftstoffeinführpfades 61 zwischengesetzt. Dabei ist eine einlassseitige Drossel 45 zum Begrenzen der Querschnittsfläche des Durchgangs (der Durchflussmenge des Kraftstoffs) in der Mitte des ersten Kraftstoffeinführpfades 64 zwischengesetzt.
Der zweite Kraftstoffeinführpfad 62 hat einen zweiten Kraftstoffeinführpfad 65, der von dem zweiten Kraftstoffeinführpfad 62 an einer Position abzweigt, die näher an der stromaufwärtigen Seite (Seite des Kraftstoffzufuhrrohrs) in die Richtung der Strömung des Kraftstoffs als die Druckverstärkungskammer 25 des Druckverstärkers 21 liegt. Dieser zweite Kraftstoffeinführpfad 65 ist eine Rohrleitung (Durchgang, Öldurchgang) zum Einführen von Kraftstoff von der Common-Rail 2 in die Kolbengegendruckkammer 23 des Druckverstärkers 21. Hier ist ein Rückschlagventil 67 zum Verhindern, dass Kraftstoff aus der Druckverstärkungskammer 25 des Druckverstärkers 21 in die Common-Rail 2 strömt, in der Mitte des zweiten Kraftstoffeinführpfades 62 zwischengesetzt. Dieses Rückschlagventil 67 ist aus einem Ventilkörper mit einem Ventilanschluss, einem Ventilkörper zum Öffnen und Schließen des Ventilanschlusses und einer Ventilvorspanneichrichtung, wie z. B. einer Feder zum Vorspannen des Ventilkörpers zu einer Seite zum Öffnen und Schließen des Ventilanschlusses aufgebaut.
Wie in 1 gezeigt ist, sind bei dem Injektor 3 ein erster Kraftstoffausstoßpfad (erster Rückführdurchgang, Rohrleitung, Öldurchgang) 71 zum Rückführen von Kraftstoff, der aus der Düsengegendruckkammer 37 der Kraftstoffeinspritzdüse 22 über die Schaltventilkammer 42 des Schaltventils 6 mit zwei Positionen und drei Wegen strömt, und ein zweiter Kraftstoffausstoßpfad (zweiter Rückführdurchgang, Rohrleitung, Öldurchgang) 72 zum Rückführen von Kraftstoff, der aus der Drucksteuerkammer 41 des Schaltventils 6 mit zwei Positionen und drei Wegen über die Solenoidventilkammer 51 des Solenoidventils 7 strömt. Dabei hat der erste Kraftstoffausstoßpfad 71 einen ersten Kraftstoffausstoßpfad 73, der sich mit dem ersten Kraftstoffausstoßpfad 71 an einer Position vereinigt, die näher an der stromaufwärtigen Seite (Seite der Düsengegendruckkammer 37) in die Richtung der Strömung des Kraftstoffs liegt als die Schaltventilkammer 42 des Schaltventils 6 mit zwei Positionen und drei Wegen. Dieser erste Kraftstoffausstoßpfad 73 ist ein erster Rückführdurchgang (Rohrleitung, Öldurchgang) zum Rückführen von Kraftstoff, der aus der Kolbensteuerkammer 24 des Druckverstärkers 21 strömt, zu dem Kraftstofftank 9 über die Schaltventilkammer 42 des Schaltventils 6 mit zwei Positionen und drei Wegen.
Dabei umgehen die ersten Kraftstoffausstoßpfade 71, 73 die Solenoidventilkammer 51 des Solenoidventils 7 und verbinden die Kolbensteuerkammer 24 des Druckverstärkers 21 und die Düsengegendruckkammer 37 der Kraftstoffeinspritzdüse 22 mit dem Tank 9. Dabei umgeht der zweite Kraftstoffausstoßpfad 72 den ersten Kraftstoffausstoßpfad 71 und verbindet die Solenoidventilkammer 51 des Solenoidventils 7 mit dem Kraftstofftank 9. Im Hinblick auf die Rohrleitung ist nämlich der zweite Ausstoßpfad 72 getrennt und unabhängig von den ersten Kraftstoffausstoßpfaden 71, 73 vorgesehen. Dabei ist eine auslassseitige Drossel 46 zum Begrenzen der Querschnittsfläche des Durchgangs (der Durchflussmenge des Kraftstoffs) in der Mitte des zweiten Kraftstoffausstoßpfades 72 zwischengesetzt.
Der Injektor 3 hat einen ersten Austrittsanschluss, der an dem stromabwärtigen Ende in die Richtung der Strömung des Kraftstoffs des ersten Kraftstoffausstoßpfads 71 geöffnet ist, und einen zweiten Austrittsanschluss, der an dem stromabwärtigen Ende in der Richtung der Strömung des Kraftstoffs des zweiten Kraftstoffausstoßpfades 72 geöffnet ist. Der zweite Austrittsanschluss ist getrennt und unabhängig von dem ersten Austrittsanschluss hinsichtlich der Rohrleitung vorgesehen. Dabei ist ein erstes Rückführrohr 74 zum Rückführen von überschüssigem Kraftstoff, der aus dem jeweiligen Injektoren 3 strömt (insbesondere Rückführkraftstoff, der aus der Kolbensteuerkammer 24 des Druckverstärkers 21 strömt, und Rückführkraftstoff, der aus der Düsengegendruckkammer 37 der Kraftstoffeinspritzdüse 22 strömt) zu dem Kraftstofftank 9 zwischen dem ersten Austrittsanschluss des Injektors 3 und dem Kraftstofftank 9 vorgesehen.
Ein zweites Rückführrohr 75 zum Rückführen von überschüssigem Kraftstoff, der aus dem jeweiligen Injektoren 3 strömt (insbesondere Rückführkraftstoff, der aus der Solenoidventilkammer 51 des Solenoidventils 7 strömt) zu dem Kraftstofftank 9 ist zwischen dem zweiten Austrittsanschluss des Injektors 3 und dem Kraftstofftank 9 zwischengesetzt. Dieses zweite Rückführrohr 75 ist getrennt und unabhängig von dem ersten Rückführrohr 74 hinsichtlich der Rohrleitung vorgesehen. Hier ist das erste Rückführrohr 74 ein Kraftstoffausstoßrohr zum Vereinigen von überschüssigem Kraftstoff, der aus der Zufuhrpumpe 1 strömt und durch das Rückführrohr 15 tritt, überschüssigem Kraftstoff, der aus der Common-Rail 2 strömt und durch das Rückführrohr 16 tritt, und überschüssigem Kraftstoff, der aus dem jeweiligen Injektoren 3 strömt, um den überschüssigen Kraftstoff gemeinsam zu dem Kraftstofftank 9 zurückzuführen. Ein Rückschlagventil 76 zum Verhindern der Druckschwankung des Rückführkraftstoffs in dem ersten Rückführrohr 74 ist an einer Position vorgesehen, die näher an der stromabwärtigen Seite (Seite des Injektors 3) der Strömung des Kraftstoffs als der Vereinigungsabschnitt dieses ersten Rückführrohrs 74 liegt.
Unterdessen ist die ECU 10 mit einem wohlbekannten Mikrocomputer einschließlich einer CPU zum Durchführen von Steuerprozessen und Betätigungsprozessen und einer Speichervorrichtung (Speicher, wie z. B. ROM, RAM) zum Speichern von verschiedenartigen Programmen und Daten versehen. Dabei werden ein Erfassungssignal (Spannungssignal) von einem Kraftstoffdrucksensor 14 und Sensorsignale von anderen verschiedenartigen Sensoren durch einen A/D-Wandler A/D-gewandelt und werden dann zu dem Mikrocomputer eingegeben. Dabei berechnet die ECU 10 die optimale Kraftstoffeinspritzmenge und Kraftstoffeinspritzabstimmung gemäß dem Betriebszustand oder der Betriebsbedingung des Verbrennungsmotors. Insbesondere berechnet die ECU 10 die Basiskraftstoffeinspritzmenge durch die Verbrennungsmotordrehzahl, die durch die Drehzahlerfassungseinrichtung (nicht gezeigt) erfasst wird, wie z. B. ein Kurbelwinkelsensor, und eine Beschleunigerposition, die durch eine Verbrennungsmotorenlasterfassungseinrichtung (nicht gezeigt) erfasst wird, wie z. B. einen Beschleunigerpositionssensor.
Als nächstes wird die Einspritzmenge, die anzuweisen ist, durch Addieren der korrigierten Einspritzmenge unter Berücksichtigung der Temperatur des Verbrennungsmotorkühlwassers und der Temperatur des Kraftstoffs zu der Basiskraftstoffeinspritzmenge berechnet. Als nächstes wird eine Anweisungseinspritzzeitabstimmung durch die Drehzahl des Verbrennungsmotors und eine Beschleunigerposition berechnet. Alternativ wird eine Anweisungseinspritzzeitabstimmung durch die Drehzahl des Verbrennungsmotors und die Anweisungseinspritzmenge berechnet. Als nächstes wird eine Zeitdauer, während der die Solenoidspule 56 des Solenoidventils 7 des Injektors 3 Energie beaufschlagt wird (Anweisungseinspritzzeitdauer) durch die Anweisungseinspritzmenge und den Common-Rail-Druck berechnet. In dieser Hinsicht ist es ebenso empfehlenswert, den Hydraulikdruck des Kraftstoffs in der Druckverstärkungskammer 25 (Hydraulikdruck entsprechend dem Kraftstoffeinspritzdruck) anstelle des Common-Rail-Drucks zu messen und eine Zeitdauer, während der die Solenoidspule 56 des Solenoidventils 7 mit Energie beaufschlagt wird (Anweisungseinspritzzeitdauer) zu berechnen.
[Betrieb des ersten Ausführungsbeispiels]
Als nächstes wird der Betrieb des Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystems des vorliegenden Ausführungsbeispiels in Kurzfassung auf der Grundlage von 1 bis 3A und 3B beschrieben.
Wenn die Energiebeaufschlagung der Solenoidspule 56 des Solenoidventils 7 des Injektors 3 angehalten ist (AUS), wird das Ventil 53 des Soleidventils 7 an den Ventilsitz des Gehäuses durch die Vorspannkraft der Feder 54 gesetzt, so dass es auf die erste Position zum Schließen des Einlassanschlusses gepresst wird. Aus diesem Grund wird in der Common-Rail 2 gesammelter Kraftstoff von dem Kraftstoffzufuhrrohr 13 in die Drucksteuerkammer 41 des Schaltventils 6 mit zwei Positionen und drei wegen über die Kraftstoffeinführpfade 61, 64 eingeführt.
Unterdessen wird Kraftstoff von dem Kraftstoffzufuhrrohr 13 der Common-Rail 2 in die erste Verbindungskammer der Schaltkammer 42 des Schaltventils 6 mit zwei Positionen und drei Wegen über den ersten Kraftstoffeinführpfad 61 eingeführt. Dann wir, wie vorstehend beschrieben ist, Kraftstoff von dem Kraftstoffzufuhrrohr 13 der Common-Rail 2 ebenso in die Drucksteuerkammer 41 des Schaltventils 6 mit zwei Positionen und drei Wegen über den ersten Kraftstoffeinführpfad 64 eingeführt. Aus diesem Grund sind die Hydraulikdrücke des Kraftstoffs (entsprechend dem Common-Rail-Druck), die auf die beiden Endflächen des Schieberventils 43 des Schaltventils 6 mit zwei Positionen und drei Wegen aufgebracht werden, nahezu gleich. Auf diese Art und Weise wird das Schieberventil 43 des Schaltventils 6 mit zwei Positionen und drei wegen auf die erste Position (Ausgangsposition) gesteuert, an der es an den Ventilsitz des Gehäuses durch die Vorspannkraft der Feder 44 gesetzt ist, die in der Drucksteuerkammer 41 montiert ist.
Aus diesem Grund steht der Einlassanschluss des Schaltventils 6 mit zwei Positionen und drei Wegen in Verbindung mit dem Auslass-/Einlassanschluss über die erste Verbindungskammer der Schaltventilkammer 42. Damit wird in der Common-Rail 2 gesammelter Kraftstoff von dem Kraftstoffzufuhrrohr 13 in die Düsengegendruckkammer 37 der Kraftstoffeinspritzdüse 22 über den ersten Kraftstoffeinführpfad 61, die erste Verbindungskammer der Schaltventilkammer 42 und den ersten Kraftstoffeinführpfad 61 eingeführt. Ferner wird in der Common-Rail 2 gesammelter Kraftstoff in die Kolbensteuerkammer des Druckverstärkers 21 über den ersten Kraftstoffeinführpfad 63 eingeführt.
Unterdessen wird Kraftstoff von dem Kraftstoffzufuhrrohr 13 der Common-Rail 2 in die Kolbengegendruckkammer 23 des Druckverstärkers 21 über den zweiten Kraftstoffeinführpfad 62 eingeführt, und, wie vorstehend beschrieben ist, wird Kraftstoff von dem Kraftstoffzufuhrrohr 13 der Common-Rail 2 in die Kolbensteuerkammer 24 des Druckverstärkers 21 über den ersten Kraftstoffeinführpfad 61 eingeführt. Aus diesem Grund sind die Hydraulikdrücke des Kraftstoffs (entsprechend dem Common-Rail-Druck), die auf beide Endflächen des großdurchmessrigen Kolbens 27 des Druckverstärkungskolbens 26 aufgebracht werden, nahezu gleich zueinander, und daher wird der Druckverstärkungskolben 26 an der oberen Seite in der Zeichnung in der großdurchmessrigen Bohrung des Zylinders durch die Vorspannkraft der Rückstellfeder positioniert, die in der Kolbensteuerkammer 24 montiert ist.
Damit wird der Hubbetrag des Druckverstärkungskolbens 26 0 (Ausgangsposition). Daher wird das Innenvolumen einer Druckverstärkungskammer, die durch die untere Endfläche in der Zeichnung des kleindurchmessrigen Kolbens 29 des Druckverstärkungskolbens 26 und die kleindurchmessrige Bohrung des Zylinders umgeben ist, in den größten Zustand gebracht, und daher kann der Kraftstoffdruck in der Druckverstärkungskammer 25 des Druckverstärkers 21 nicht auf den Druck verstärkt werden, der höher als der Common-Rail-Druck ist. Damit wird der Hydraulikdruck des Kraftstoffs, der von dem Kraftstoffzufuhrrohr 13 der Common-Rail 2 in die Kraftstoffaufnahmekammer 36 der Kraftstoffeinspritzdüse 22 über den zweiten Kraftstoffeinführpfad 62, die Druckverstärkungskammer 25 und den zweiten Kraftstoffeinführpfad 62 eingeführt wird, auf dem Common-Rail-Druck gehalten.
Unterdessen wird, wie vorstehend beschrieben ist, Kraftstoff von dem Kraftstoffzufuhrrohr 13 der Common-Rail 2 in die Düsengegendruckkammer 37 der Kraftstoffeinspritzdüse 22 über den ersten Kraftstoffeinführpfad 61 eingeführt. Aus diesem Grund wird der Hydraulikdruck des Kraftstoffs in der Düsengegendruckkammer 37 der Kraftstoffeinspritzdüse 22 ebenso auf den gleichen Common-Rail-Durck wie der Hydraulikdruck des Kraftstoffs in der Kraftstoffaufnahmekammer 36 gebracht und werden der Anweisungskolben 33 und die Düsennadel 32 der Kraftstoffeinspritzdüse 22 auf die Ventilventilsitze des Düsengehäuses 35 durch die Vorspannkraft der Feder 34 gepresst. Aus diesem Grund können die mehreren Einspritzanschlüsse 31 nicht geöffnet werden und wird daher Kraftstoff nicht in die Brennkammer des Zylinders des Verbrennungsmotors eingespritzt.
Wenn dann die Kolbenposition des Zylinders des Verbrennungsmotors in die Nähe eines oberen Todpunkts gebracht wird und die angewiesene Einspritzzeitabstimmung des Zylinders des Verbrennungsmotors vorliegt, wird die Energiebeaufschlagung der Solenoidspule 56 des Solenoidventils 7 des Injektors 3 gestartet (EIN). Dann werden der Statorkern 57 und der Anker 58 magnetisiert und wird daher der Anker 58 durch den Anziehungsabschnitt des Statorkerns 57 gegen die Vorspannkraft der Feder 54 angezogen. Dabei wird das Ventil 53 des Solenoidventils 7 von dem Ventilsitz des Gehäuses gegen die Vorspannkraft der Feder 54 getrennt, so dass es dadurch auf die zweite Position (volle Hubposition) gesteuert wird, um den Einlassanschluss zu öffnen. Aus diesem Grund stehen der Einlassanschluss und der Auslassanschluss des Solenoidventils 7 miteinander über die Solenoidventilkammer 51 in Verbindung.
Dabei strömt Kraftstoff in der Drucksteuerkammer 41 des Schaltventils 6 mit zwei Positionen und drei Wegen aus dem Auslassanschluss des Schaltventils 6 mit zwei Positionen und drei Wegen und strömt in die Solenoidventilkammer 51 des Solenoidventils 7 durch den Einlassanschluss des Solenoidventils 7. Dann strömt Kraftstoff, der in die Solenoidventilkammer 51 des Solenoidventils 7 strömt, aus dem Auslassanschluss des Solenoidventils 7 und strömt durch den zweiten Austrittsanschluss über den zweiten Kraftstoffausstoßpfad 72 aus dem Injektor 3. Dann strömt Kraftstoff, der aus dem zweiten Austrittsanschluss des Injektors 3 strömt, durch das zweite Rückführrohr 75 und kehrt zu dem Kraftstofftank 9 zurück, ohne sich mit dem Kraftstoff zu vereinigen, der durch den ersten Kraftstoffausstoßpfad 71 und das erste Rückführrohr 74 strömt.
Dabei ist das Schaltventil 6 mit zwei Positionen und drei Wegen des vorliegenden Ausführungsbeispiels so konstruiert, dass es Kraftstoff von der Common-Rail 2 in die Drucksteuerkammer 41 über die einlassseitige Drossel 45 einführt, und dass es gestattet, dass Kraftstoff aus der Drucksteuerkammer 41 in die Solenoidventilkammer 51 des Solenoidventils 7 über die auslassseitige Drossel 46 strömt. Dann wird dadurch, dass der Durchmesser eines Begrenzers (der Durchmeser eines Kanals) der auslassseitigen Drossel 46 größer als der Durchmesser eines Begrenzers (Durchmessers eines Kanals) der einlassseitigen Drossel 45 gemacht wird, die Geschwindigkeit der Strömung des aus der Drucksteuerkammer 41 strömenden Kraftstoffs größer als die Geschwindigkeit der Strömung des in die Drucksteuerkammer 41 eingeführten Kraftstoffs gemacht, um das Steueransprechverhalten des Schaltventils 6 mit zwei Positionen und drei Wegen bezüglich des Ventilöffnungsbetriebs des Solenoidventils 7 zu verbessern. Dabei strömt, wie vorstehen beschrieben ist, Kraftstoff in der Drucksteuerkammer 41 des Schaltventils 6 mit zwei Positionen und drei Wegen rasch aus und beginnt daher der Hydraulikdruck des Kraftstoffs in der Drucksteuerkammer 41 des Schaltventils 6 mit zwei Positionen und drei Wegen rasch sich zu verringern.
Wenn dann die Hydraulikkraft des Kraftstoffs in der ersten Verbindungskammer der Schaltventilkammer 42 höher als die gesamte Hydraulikkraft des Kraftstoffs in der Drukcksteuerkammer 41 und die Vorspannkraft der Feder 44 wird, beginnt das Schieberventil 43 des Schaltventils 6 mit zwei Positionen und drei Wegen, sich durch die Hydraulikkraft des Kraftstoffs in der ersten Verbindungskammer der Schaltventilkammer 42 anzuheben. Dabei wird das Schieberventil 43 des Schaltventils 6 mit zwei Positionen und drei Wegen auf die zweite Position (Vollhubposition) gesteuert, an der das Schieberventil 43 von dem Ventilsitz des Gehäuses getrennt wird. Aus diesem Grund stehen der Auslass-/Einlassanschluss und der Auslassanschluss des Schaltventils 6 mit zwei Positionen und drei Wegen miteinander über die zweite Verbindungskammer der Schaltventilkammer 42 in Verbindung. Dabei strömt der in die Düsengegendruckkammer 37 der Kraftstoffeinspritzdüse 22 eingeführte Kraftstoff aus der Düsengegendruckkammer 37 und strömt durch den ersten Kraftstoffausstoßpfad 71 und den Auslass-/Einlassanschluss des Schaltventils 6 mit zwei Positionen und drei Wegen in die zweite Verbindungskammer der Schaltventilkammer 42 des Schaltventils 6 mit zwei Positionen und drei Wegen.
Ferner strömt der in die Kolbensteuerkammer 24 des Druckverstärkers 21 eingeführte Kraftstoff aus der Kolbensteuerkammer 24 und strömt durch den ersten Kraftstoffausstoßpfad 73 und vereinigt sich dann mit dem Kraftstoff, der aus der Düsengegendruckkammer 37 strömt, und strömt dann durch den Auslass-/Einlassanschluss des Schaltventils 6 mit zwei Positionen und drei Wegen in die zweite Verbindungskammer der Schaltventilkammer 42 des Schaltventils 6 mit zwei Positionen und drei Wegen. Dann strömt Kraftstoff, der in die zweite Verbindungskammer der Schaltventilkammer 42 des Schaltventils 6 mit zwei Positionen und drei Wegen strömt, aus dem Auslassanschluss des Schaltventils 6 mit zwei Positionen und drei Wegen und strömt aus dem ersten Kraftstoffausstoßpfad 71 und strömt aus dem ersten Austrittsanschluss aus dem Injektor 3. Dann strömt aus dem ersten Austrittsanschluss des Injektors 3 ausströmender Kraftstoff durch das erste Rückführrohr 74 und kehrt zu dem Kraftstofftank 9 zurück, ohne sich mit dem Rückführkraftstoff zu vereinigen, der durch den zweiten Kraftstoffausstoßpfad 72 und das zweite Rückführrohr 75 strömt.
Unterdessen wird Kraftstoff aus dem Kraftstoffzufuhrrohr 13 der Common-Rail 2 in die Kolbengegendruckkammer 23 des Druckverstärkers 21 über den zweiten Kraftstoffeinführpfad 62 eingeführt. Wenn daher Kraftstoff aus der Kolbensteuerkammer 24 des Druckverstärkers 21 strömt, wird eine Druckdifferenz zwischen den Hydraulikdrücken erzeugt, der auf die beiden Endflächen des großdruchmessrigen Kolbens 27 des Druckverstärkungskolbens 26 aufgebracht werden. Wenn dann die Kraft der Summe der Hydraulikkraft des Kraftstoffs in der Kolbensteuerkammer 24 und der Vorspannkraft der Rückstellfeder kleiner als die Hydraulikkraft des Kraftstoffs in der Kolbengegendruckkammer 23 wird, beginnt der Druckverstärkungskolben 26, sich nach unten in der Zeichnung anzuheben. Dabei beginnt, nachdem eine vorgegebene Ruhezeit von dem Start der Energiebeaufschlagung der Solenoidspule 56 des Solenoidventils 7 abläuft (EIN), das Innenvolumen der Druckverstärkungskammer 25 kleiner zu werden und beginnt sich der Druck des Kraftstoffs in der Druckverstärkungskammer 25 zu verstärken. Aus diesem Grund beginnt der Hydraulikdruck des Kraftstoffs in der Kraftstoffaufnahmekammer 36 der Kraftstoffeinspritzdüse 22 zu erhöhen.
Wenn darauf die Hydraulikkraft des Kraftstoffs in der Druckaufnahmekammer 36 größer als die Summe der Hydraulikkraft des Kraftstoffs in der Düsengegendruckkammer 37 und der Vorspannkraft der Feder 34 wird, beginnen der Anweisungskolben 33 und die Düsennadel 32 der Kraftstoffeinspritzdüse 22, sich durch die Hydraulikkraft des Kraftstoffs in der Kraftstoffaufnahmekammer 36 anzuheben, und wird die Düsennadel 32 von dem Ventilsitz getrennt. Daher wird die Kraftstoffeinspritzdüse 22 geöffnet und werden daher die mehreren Einspritzanschlüsse 31 geöffnet, um die Einspritzung des Kraftstoffs in die Brennkammer des Zylinders des Verbrennungsmotors zu starten. Zu diesem Zeitpunkt wird Hochdruckkraftstoff, der als Reaktion auf die Hubposition des Druckverstärkungskolbens 26 verstärkt wird, in die Brennkammer des Zylinders des Verbrennungsmotors eingespritzt.
Wenn darauf die Anweisungszeitdauer der Einspritzung entsprechend der Anweisungseinspritzmenge des Kraftstoffs (Zeitdauer, während der die Solenoidspule 56 des Solenoidventils 7 mit Energie beaufschlagt ist) von der Anweisungsanspritzzeitabstimmung abläuft, wird die Energiebeaufschlagung der Solenoidspule 56 des Solenoidventils 7 angehalten (AUS). Dann werden der Statorkern 57 und der Anker 58 entmagnetisiert und wird daher das Ventil 53 des Solenoidventils 7 durch die Vorspannkraft der Feder 54 auf die erste Position (Ausgangsposition) gesteuert, an der das Ventil 53 an dem Ventilsitz des Gehäuses angesetzt ist. Aus diesem Grund wird das Schieberventil 43 des Schaltventils 6 mit zwei Positionen und drei Wegen durch die Vorspannkraft der Feder 44 auf die erste Position (Ausgangsposition) gesteuert, an der das Schieberventil 43 an dem Ventilsitz des Gehäuses angesetzt ist.
Dabei wird der in der Common-Rail 2 gesammelte Kraftstoff von dem Kraftstoffzufuhrrohr 13 durch den ersten Kraftstoffeinführpfad 61, die erste Verbindungskammer der Schaltkammer 42 und die ersten Kraftstoffeinführpfade 61, 63 in die Kolbensteuerkammer 24 des Druckverstärkers 21 und die Düsengegendruckkammer 37 der Kraftstoffeinspritzdüse 22 eingeführt. Dann wird der Common-Rail-Druck in die Kolbensteuerkammer 24 eingeführt und beginnt die Hydraulikkraft des Kraftstoffs in der Kolbensteuerkammer 24 anzusteigen. Dann wird die Kraft der Summe der Hydraulikkraft des Kraftstoffs in der Kolbensteuerkammer 24 und der Vorspannkraft der Rückstellfeder größer als die Hydraulikkraft des Kraftstoffs in der Kolbengegendruckkammer 23, nimmt der Druckaufnahmekolben die Unterstützung der Vorspannkraft der Rückstellfeder auf und wird daher der Hubbetrag des Druckverstärkungskolbens 26 geringer.
Dabei wird das Innenvolumen der Druckverstärkungskammer 25 vergrößert und beginnt daher die Hydraulikkraft des Kraftstoffs in der Druckverstärkungskammer 25 sich zu verringern. Wenn darauf die Hydraulikkraft des Kraftstoffs in der Druckaufnahmekammer 36 geringer als die Summe der Hydraulikkraft des Kraftstoffs in der Düsengegendruckkammer 37 und die Vorspannkraft der Feder 34 wird, beginnt die Düsennadel 32 sich in eine solche Richtung zu bewegen, um das Ventil zu schließen, und wird an dem Ventilsitz angesetzt. Daher wird die Kraftstoffeinspritzdüse 22 geschlossen und werden somit die mehreren Einspritzanschlüsse 31, die an der Spitze des Düsengehäuses 35 ausgebildet sind, geschlossen, um die Kraftstoffeinspritzung in die Brennkammer des Zylinders des Verbrennungsmotors zu beenden.
[Merkmal des ersten Ausführungsbeispiels]
Wenn dabei das Solenoidventil 7 des Injektors 3 geöffnet wird, strömt Kraftstoff aus der Düsengegendruckkammer 37 der Kraftstoffeinspritzdüse 22 in den Kraftstofftank 9 aus. Wenn zu diesem Zeitpunkt die Pulsation des Drucks des Austrittskraftstoffs, der aus den jeweiligen Gleitabschnitten der Kraftstoffeinspritzdüse 22 strömt, und des Rückführkraftstoffs, der aus der Düsengegendruckkammer 37 ausgestoßen wird, größer als 10 MPa wird und die Pulsation des Drucks des Austrittskraftstoffs und des Rückführkraftstoffs eine Wirkung an der Solenoidventilkammer 51 des Solenoidventils 7 zeigen, übersteigt die Pulsation des Drucks die Beständigkeitsgrenze des Drucks des O-Rings 55 (beispielsweise in der Größenordnung von 3 MPa). Aus diesem Grund war bei dem herkömmlich für das Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem verwendeten Injektor die Pulsation des Drucks des Rückführkraftstoffs herkömmlicher Weise auf einen Wert eingestellt, der niedriger als die Größenordnung von 3 MPa ist. Dieser Wert wurde durch die Strömungsmenge des Rückführkraftstoffs, in den die Durchflussmenge des Austrittskraftstoffs, der aus den jeweiligen Gleitabschnitten der Kraftstoffeinspritzdüse überströmt, und die Strömungsmenge des Rückführkraftstoffs, der aus der Düsengegendruckkammer der Kraftstoffeinspritzdüse ausströmt, miteinander in der Solenoidventilkammer des Solenoidventils vereinigt werden, erreicht.
In dieser Hinsicht bedeutet die vorstehend erwähnte Durchflussmenge des Austrittskraftstoffs die Durchflussmenge des Kraftstoffs (die Menge des statischen Austritts des Injektors) aus der Summe der Durchflussmenge des Austrittskraftstoffs, der aus den jeweiligen Gleitabschnitten der Kraftstoffeinspritzdüse überströmt, beispielsweise bei der Kraftstoffeinspritzdüse 22 in 3 aus dem Kraftstoffaufnahmeabschnitt 36 durch den Gleitspalt zwischen dem großdurchmessrigen Abschnitts der Düsennadel 32 und der Gleitbohrung des Düsengehäuses 35 in einen Austrittsdurchgang (nicht gezeigt), und der Durchflussmenge des Austrittskraftstoffs, der aus der Düsengegendruckkammer 37 durch den Gleitspalt zwischen dem großdurchmessrigen Abschnitt des Anweisungskolbens 33 und der Gleitbohrung des Düsengehäuses 35 in einen Austrittsdurchgang (nicht gezeigt). Dann bedeutet die vorstehend erwähnte Durchflussmenge des Rückführkraftstoffs die Menge des Austritts des Kraftstoffs (die Menge des dynamischen Austritts aus dem Injektor), der aus der Düsengegendruckkammer der Kraftstoffeinspritzdüse strömt und in den Kraftstofftank zu der unteren Seite des Kraftstoffsystems ausgestoßen wird, wenn das Solenoidventil geöffnet wird, um zu verursachen, dass der Injektor Kraftstoff einspritzt.
Jedoch wird bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Druckverstärkungskolbenbauart wie bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel Kraftstoff von sowohl der Kolbensteuerkammer 24 des Druckverstärkers 21 als auch der Düsengegendruckkammer 37 der Einspritzdüse 22 ausgestoßen, um den Hubbetrag des Druckverstärkungskolbens 26 des Druckverstärkers 21 und die Zeitabstimmung, zu der das Ventil durch die Düsennadel 32 der Kraftstoffeinspritzdüse 22 geöffnet wird, oder die Dauer, während der das Ventil geöffnet ist, zu steuern. Daher wird die Durchflussmenge des Rückführkraftstoffs im Vergleich mit einem Injektor merklich vergrößert, der für das typische Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem verwendet wird. Die Durchflussmenge des Rückführkraftstoffs, der aus der Kolbensteuerkammer 24 des Druckverstärkers 21 ausströmt, wird nämlich zu der vorstehend erwähnten Durchflussmenge des Kraftstoffs und der vorstehend erwähnten Durchflussmenge des Rückführkraftstoffs addiert.
Aus diesem Grund werden, wie es der Fall bei dem Injektor ist, der für das typische Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem verwendet wird, wie in 10 gezeigt ist, wenn in die Durchflussmenge des Rückführkraftstoffs, der aus der Kolbensteuerkammer 113 eines Druckverstärkers 102 ausströmt, die Durchflussmenge des Rückführkraftstoffs, der aus der Düsengegendruckkammer einer Kraftstoffeinspritzdüse 103 ausströmt (einschließlich der Durchflussmenge des Austrittskraftstoffs, der aus den jeweiligen Gleitabschnitten strömt), und die Durchflussmenge des Rückführkraftstoffs, der aus der Solenoidventilkammer 117 eines Solenoidventils 105 ausströmt, miteinander an einem Vereinigungsabschnitt 143 vereinigt werden und gemeinsam durch ein Rückführrohr 106 in einen Kraftstofftank 107 ausgestoßen werden, wie in 11 gezeigt ist, wird eine Fehlfunktion dahingehend verursacht, dass sich eine große Pulsation des Rückführkraftstoffs entwickelt und die Beständigkeitsgrenze des Drucks (beispielsweise in der Größenordnung von 3 MPa) eines Abdichtungsabschnitts, wie z. B. des O-Rings des Solenoidventils 105 übersteigt.
Dabei werden bei dem Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem des vorliegenden Ausführungsbeispiels (insbesondere bei dem Injektor 3 mit dem Druckverstärkungskolben 26, der darin eingebaut ist) der erste Kraftstoffausstoßpfad 71 und das erste Rückführrohr 74, die gemeinschaftlich die Durchflussmenge des Rückführkraftstoffs, der aus der Kolbensteuerkammer 24 des Druckverstärkers 21 strömt, und die Durchflussmenge des Rückführkraftstoffs, der aus der Düsengegendruckkammer 37 der Kraftstoffeinspritzdüse 22 strömt (einschließlich der Durchflussmenge des Austrittskraftstoffs aus den jeweiligen Gleitabschnitten) in den Kraftstofftank ausstoßen, und der zweite Kraftstoffpfad 72 sowie das zweite Rückführrohr 75, die nur die Durchflussmenge des Kraftstoffs, der aus der Solenoidventilkammer 51 des Solenoidventils 7 ausströmt, in den Kraftstofftank 9 ausstoßen, trennt und unabhängig voneinander hinsichtlich der Rohrleitung vorgesehen (oder ausgebildet).
Dabei werden die Strömung des Rückführkraftstoffs, der aus der Kolbensteuerkammer 24 des Druckverstärkers 21 strömt, und die Strömung des Rückführkraftstoffs, der aus der Düsengegendruckkammer 37 der Kraftstoffeinspritzdüse 22 ausströmt, direkt in den Kraftstofftank 9 durch das erste Rückführrohr 74 zurückführt, ohne dass sie sich mit der Strömung des Rückführkraftstoffs vereinigen, der aus der Solenoidkammer 51 des Solenoidventils 7 ausströmt. Es ist nämlich eine Kanalkonstruktion (Rohrleitungskonstruktion) vorgesehen, die einen Vereinigungsabschnitt, an dem die Strömung des Rückführkraftstoffs, der aus der Kolbensteuerkammer 24 des Druckverstärkers 21 ausströmt, und die Strömung des Rückführkraftstoffs, der aus der Düsengegendruckkammer 37 der Kraftstoffeinspritzdüse 22 ausströmt, sowie die Strömung des Rückführkraftstoffs, der aus der Solenoidventilkammer 51 des Solenoidventils 7 ausströmt, sich miteinander vereinigen, nicht aufweist. Dabei ist es möglich zuverlässig zu verhindern, dass die Druckschwankung des Rückführkraftstoffs, der aus Kolbensteuerkammer 24 des Druckverstärkers 21 und der Düsengegendruckkammer 37 der Kraftstoffeinspritzdüse 22 ausströmt, nämlich die Druckschwankung des Rückführkraftstoffs, die sich in dem ersten Kraftstoffausstoßpfad 71 und dem ersten Rückführrohr 74 entwickeln, sich durch den zweiten Kraftstoffausstoßpfad 72 und das zweite Rückführrohr 75 und weitergehend zu der Solenoidventilkammer 51 des Solenoidventils 7 ausbreitet, wenn die Kraftstoffeinspritzsteuerung des Injektors 3 (Steuerung der Einspritzmenge des Kraftstoffs, Steuerung der Einspritzzeitabstimmung und Steuerung des Hubbetrags des Druckverstärkungskolbens 26) durchgeführt wird. Daher setzt sich eine derartige große Druckschwankung des Rückführkraftstoffs, die die Beständigkeitsgrenze des Drucks (beispielsweise in der Größenordnung von 3 MPa) des Abdichtungsabschnitts, wie z. B. eines O-Rings des Solenoidventils 7 übersteigt, sich nicht durch die Solenoidventilkammer 51 des Solenoidventils 7 aus. Daher kann, obwohl das Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem des vorliegenden Ausführungsbeispiels einen kostengünstigen Aufbau hat, das Kraftstoffeinspritzsystem den Abdichtungsabschnitt (und Abschnitte, die durch Verschrauben befestigt werden), wie z. B. den O-Ring 55 des Solenoidventils 7 vor der Druckschwankung des Rückführkraftstoffs, der aus der Kolbensteuerkammer 24 des Druckverstärkers 21 und der Düsengegendruckkammer 37 der Kraftstoffeinspritzdüse 22 ausströmt, schützen. Das kann den Bedarf nach einer weitergehenden Verbesserung der Beständigkeit gegenüber dem Druck des Solenoidventils 7 beseitigen und kann daher die Kosten des gesamten Systems verringern.
Hier ist das vorliegende Ausführungsbeispiel derart aufgebaut, dass Rückführkraftstoff, der von der Kolbensteuerkammer 24 des Druckverstärkers 21 in den Kraftstofftank 7 zurückgeführt wird und Rückführkraftstoff (einschließlich Austrittskraftstoff), der von der Düsengegendruckkammer 37 der Kraftstoffeinspritzdüse 22 in den Kraftstofftank 9 zurückgeführt wird, sowie Rückführkraftstoff, der von der Solenoidventilkammer 51 des Solenoidventils 7 in den Kraftstofftank 9 zurückgeführt wird, getrennt voneinander hinsichtlich der Rohrleitung durch das erste Rückführrohr 74 und das zweite Rückführrohr 75, die von einander getrennt sind, in dem Kraftstofftank 9 zurückgeführt werden. Während jedoch das Rückschlagventil 76 in dem ersten Rückführrohr 74 in dem in 7 gezeigten System vorgesehen ist, ist es ebenso empfehlenswert, den Auslassabschnitt des zweiten Rückführrohrs 75 mit dem ersten Rückführrohr 74 zwischen dem Rückschlagventil 76 und dem Kraftstofftank 9 zu verbinden. In diesem Fall vereinigt sich Rückführkraftstoff, der aus der Solenoidventilkammer 51 des Solenoidventils 7 ausströmt, mit dem ersten Rückführrohr (beispielsweise einem Gummirohrabschnitt) 74, der näher an der stromabwärtigen Seite in der Richtung der Strömung des Kraftstoffs als das Rückschlagventil 76 liegt, und schwächt sich daher die Druckschwankung des Rückführkraftstoffs in dem ersten Rückführrohr 74 beträchtlich ab und breitet sich daher die große Druckschwankung des Rückführkraftstoffs nicht durch die Solenoidventilkammer 51 des Solenoidventils 7 aus.
Dabei ist die Problematik, das erste Rückführrohr 74 mit dem Rückführrohr 74 mit dem Rückschlagventil 76 zu versehen, darin zu sehen, dass der Kraftstoffdruck in dem ersten Rückführrohr 74 auf einem Druck stabilisiert wird, der niedriger als ein eingestellter Druck ist, außer für mehrere ms, nachdem der Rückführkraftstoff in das erste Rückführrohr 74 strömt, um die Wirkung auszuschließen, die durch die niederdruckseitige Schwankung der Einspritzmenge des Kraftstoffs verursacht wird, der in die Brennkammer jedes Zylinders des Verbrennungsmotors eingespritzt wird. Dann strömt in dem ersten Rückführrohr 74, das mit dem Rückschlagventil 76 versehen ist, Kraftstoff mit einer Menge, die größer als die Menge der Einströmung des Kraftstoffs ist, aus dem Rückschlagventil 76 aufgrund des durch die Einströmung des Rückführkraftstoffs erhöhten Drucks aus, und wird daher der Kraftstoffdruck in dem ersten Rückführrohr 74, das näher an der stromaufwärtigen Seite in der Richtung der Strömung des Kraftstoffs als das Rückschlagventil 76 gelegen ist, einmal ein negativer Druck in Höhe eines Dampfdrucks des Kraftstoffs. Dieser negative Druck wird auf einem Druck zum Öffnen des Rückschlagventils 76 in einer kurzen Zeit dadurch wiederhergestellt, dass der Kraftstoff bei dem Injektor 3 ständig ausläuft. Darauf wird der Kraftstoffdruck in dem ersten Rückführrohr 74 auf einem Druck zum Öffnen des Rückschlagventils 76 gehalten, bis der Rückführkraftstoff des Injektors 3 des nächsten Zylinders einströmt (siehe 8). In dieser Hinsicht läuft in dem ersten Rückführrohr 74, bei dem das Rückschlagventil 76 nicht vorgesehen ist, der Kraftstoffdruck, der durch die Einströmung des Rückführkraftstoffs erhöht wird, in dem ersten Rückführrohr 74 hin und her und verringert sich der Kraftstoffdruck in dem ersten Rückführrohr 74 rasch auf einen negativen Druck in Höhe des Dampfdrucks des Kraftstoffs und erhöht sich auf einen positiven Druck, der höher als 10 MPa ist (siehe 6).
[Zweites Ausführungsbeispiel]
[Konstruktion des zweiten Ausführungsbeispiels]
4 bis 6 zeigen das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 4 ist ein Diagramm, das das Kraftstoffberohrungssystem einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Druckverstärkungskolbenbauart zeigt, und 5 ist ein Diagramm, das eine Druckschwankungsverhinderungsvorrichtung zeigt.
Der Injektor 3 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist integral mit dem Druckverstärker 29, der Kraftstoffeinspritzdüse 22, dem Schaltventil 6 mit zwei Positionen und drei Wegen, dem Solenoidventil 7 und dergleichen versehen, um einen Injektor der Druckverstärkungsbauart aufzubauen. Dabei bildet das Common- Rail-Kraftstoffeinspritzsystem des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Druckverstärkungskolbenbauart. Dieses System ist mit einem Rückführrohr 77 zum Zurückführen von Rückführkraftstoff, der aus dem Inneren des Injektors 3 strömt, zu der Niederdruckseite (einem Kraftstofftank 9) des Kraftstoffsystems und einer Druckschwankungsausbreitungsverhinderungseinrichtung zum Verhindern, dass sich die Druckschwankung des Rückführkraftstoffs in diesem Rückführrohr 77 zu der Solenoidventilkammer 51 des Solenoidventils 7 ausbreitet, versehen, die einen anderen Aufbau als das erste Ausführungsbeispiel hat.
Dabei sind, wie in 4 gezeigt ist, bei dem Injektor 3 ein erster Kraftstoffausstoßpfad 71 zum Zurückführen von Kraftstoff, der aus der Düsengegendruckkammer 37 der Kraftstoffeinspritzdüse 22, durch die Schaltventilkammer 42 des Schaltventils 6 mit zwei Positionen und drei Wegen in den Kraftstofftank 9 und ein zweiter Kraftstoffausstoßpfad 72 zum Zurückführen von Kraftstoff, der aus der Drucksteuerkammer 41 des Schaltventils 6 mit zwei Positionen und drei Wegen strömt, durch die Solenoidventilkammer 51 des Solenoidventils 7 in dem Kraftstofftank 9 ausgebildet. Dann führt ein erster Kraftstoffausstoßpfad 73, der sich mit dem ersten Kraftstoffausstoßpfad 71 an einer Position vereinigt, die näher an der stromaufwärtigen Seite (Seite der Düsengegendruckkammer 37) in der Richtung der Strömung des Kraftstoffs als die Schaltventilkammer 42 des Schaltventils 6 mit zwei Positionen und drei Wegen liegt, Kraftstoff, der aus der Kolbensteuerkammer 24 des Druckverstärkers 21 strömt, durch die Schaltventilkammer 42 des Schaltventils 6 in zwei Positionen und drei Wegen in dem Kraftstofftank 9 zurück.
Das stromabwärtige Ende in der Richtung der Strömung des Kraftstoffs des zweiten Kraftstoffausstoßpfads 72 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist mit dem ersten Kraftstoffausstoßpfad 71 an einer Position verbunden, die näher an der stromabwärtigen Seite in der Richtung der Kraftstoffströmung als die Schaltventilkammer 42 des Schaltventils 6 mit zwei Positionen und drei Wegen liegt. Dann vereinigt sich der erste Kraftstoffaustoßpfad 71, der näher an der stromabwärtigen Seite in der Richtung der Strömung des Kraftstoffs als ein Vereinigungsabschnitt 79 liegt, an dem Rückführkraftstoff, der durch den ersten Kraftstoffausstoßpfad 71 strömt, sich mit Rückführkraftstoff vereinigt, der durch den zweiten Kraftstoffausstoßpfad 72 strömt, mit dem Rückführrohr 77 über den Austrittsanschluss des Injektors 3 verbunden. Dieses Rückführrohr 77 ist eine Kraftstoffrückführrohrleitung zum Vereinigen der Strömung des Rückführkraftstoffs (einschließlich der Strömung des Austrittskraftstoffs), der aus der Kolbensteuerkammer 24 des Druckverstärkers 21 des Injektors 3 und der Düsengegendruckkammer 37 der Kraftstoffeinspritzdüse 22 strömt, mit der Strömung des Rückführkraftstoffs, der aus der Solenoidventilkammer 51 des Solenoidventils 7 ausströmt, um die Strömung des Kraftstoffs gemeinschaftlich in den Kraftstofftank 9 zurückzuführen.
Dabei ist die Druckschwankungsausbreitungsverhinderungseinrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels aus einer Druckschwankungsverhinderungseinheit 17 zum Steuern einer Erhöhung des Drucks des Kraftstoffs in der Solenoidventilkammer 50 des Solenoidventils 7 auf einen Wert, der gleich wie oder niedriger als die Beständigkeitsgrenze des Drucks (beispielsweise in der Größenordnung von 3 MPa) des O-Rings 55 des Solenoidventils 7 ist, einem feststehenden Begrenzer (Drossel) 18 zum Begrenzen der Querschnittsfläche eines Durchgangs (Durchflussmenge des Kraftstoffs), einem Rückschlagventil 19 zum Verhindern, das Kraftstoff von dem Vereinigungsabschnitt 79 zu der Solenoidventilkammer 51 des Solenoidventils 7 zurückströmt, und dergleichen aufgebaut. Diese sind zwischen einem Abschnitt, der näher an der stromabwärtigen Seite in der Richtung der Strömung des Kraftstoffs als die Solenoidventilkammer 51 des Solenoidventils 7 liegt, und den Vereinigungsabschnitt 79 zwischengesetzt.
Als nächstes wird der Aufbau der Druckschwankungsverhinrungseinheit 17 des vorliegenden Ausführungsbeispiels kurz auf der Grundlage auf 4 und 5 beschrieben. Diese Druckschwankungsverhinderungseinheit 17 ist aus dem Düsengehäuse (insbesondere einem Düsenhalter ) 35 der Kraftstoffeinspritzdüse 22 des Injektors 3 oder dem Gehäuse (dem Zylinder) 91, das einstückig an dem Gehäuse des Solenoidventils 7 fixiert, und einem Kolben 92 aufgebaut, der gleitfähig in der Gleitbohrung dieses Gehäuses 91 aufgenommen ist. Ein eingedrückter Abschnitt (Raum), der mit dem zweiten Kraftstoffausstoßpfad 72 an der stromabwärtigen Seite in der Richtung der Strömung des Kraftstoffs als die Solenoidventilkammer 51 des Solenoidventils 7 in Verbindung steht, ist an der Wandfläche des Gehäuses 91 ausgebildet. Das offene Ende dieses eingedrückten Abschnitts ist mit einem ringförmigen Anschlag 93 zum Verhindern versehen, dass der Kolben 92 sich nach rechts in der Zeichnung weiter als bis zu der Ausgangsposition bewegt. Dabei hat das Gehäuse 91 einen Verbindungsdurchgang (Luftdurchgang) 94, der das rückseitige Ende des eingedrückten Abschnitts mit außen verbindet, der an dem Gehäuse 91 ausgebildet ist.
Der Kolben 92 hat einen Querschnitt, der annähernd wie der Buchstabe C geformt ist, um den eingedrückten Abschnitt des Gehäuses 91 in eine erste Volumenveränderungskammer (Kolbenkammer) 95, bei der ein Innendruck auf einem Atmosphärendruck gehalten wird, und eine zweite Volumenveränderungskammer 96 zu unterteilen, die mit dem zweiten Kraftstoffausstoßpfad 72 in Verbindung steht. Dabei ist eine Feder 97 als Kolbenvorspanneinrichtung zum Vorspannen des Kolbens 92 zu der Seite, die das Innenvolumen in der zweiten Volumenveränderungskammer 96 verringert, in dem eingedrückten Abschnitt des Gehäuses 91 angeordnet. Daher wird der Kolben 92, der gleitfähig in der Gleitbohrung des Gehäuses 91 gepasst ist, auf den Anschlag 93 bei einer eingestellten Last durch die Feder 97 gepresst. Gestattet die erste Volumenveränderungskammer 95, deren Umfang durch das Gehäuse 91 und den Kolben 92 umgeben ist, dass Luft durch den Verbindungsdurchgang 94 ein- und austritt, wodurch der Druck in der ersten Volumenveränderungskammer 95 auf dem Atmosphärendruck gehalten wird. Ferner ist ein O-Ring 99 mit einem Gegenring zum Verhindern, dass der Kraftstoffdruck aus der zweiten Volumenveränderungskammer 96 zu der ersten Volumenveränderungskammer 95 austritt, in der ringförmigen Vertiefung 98 gepasst, in der Innenwandfläche des Gehäuses 91 ausgebildet ist.
Die Funktion der Druckschwankungsverhinderungseinheit 17 des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird beschrieben, wobei Rückführkraftstoff in der Größenordnung von 20 mm³/Hub in die Solenoidventilkammer 51 des Solenoidventils 7 über den zweiten Kraftstoffausstoßpfad 72 zu dem Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzsteuerung des Injektors 3 strömt, wobei der Kolben 92 nach links in der Zeichnung gegen die Vorspannkraft der Feder 97 durch die Druckdifferenz bewegt wird, die auf die Druckaufnahmefläche in die Richtung nach links und rechts in der Zeichnung des Kolbens 92 aufgebracht werden, um das Innenvolumen der ersten Volumenveränderungskammer 95 zu verringern. Dabei wird das Innenvolumen der zweiten Volumenveränderungskammer 96 vergrößert und strömt daher Rückführkraftstoff aus der Solenoidventilkammer 51 des Solenoidventils 7 durch den zweiten Kraftstoffausstoßpfad 72 in die zweite Volumenveränderungskammer 96 und wird der Kraftstoffdruck in dem zweiten Kraftstoffausstoßpfad 72 verringert.
Dabei wird eine Vergrößerung des Drucks in der Solenoidventilkammer auf einen Wert in der Größenordnung von 3 MPa oder weniger gesteuert und wird Rückführkraftstoff in der Größenordnung von 20 mm³/Hub, der in die Solenoidventilkammer 51 des Solenoidventils 7 strömt, zu dem Kraftstofftank 9 durch den zweiten Kraftstoffausstoßpfad 72, den Vereinigungsabschnitt 79, das Rückführrohr 77 vor der nächsten Kraftstoffeinspritzsteuerungszeitabstimmung des Injektors 3 des Zylinders ausgestoßen. Mit dem vorstehend erwähnten Aufbau kann auch dann, wenn Rückführkraftstoff in der Größenordnung von 20 mm³/hub in die Solenoidventilkammer 51 des Solenoids 7 durch den zweiten Kraftstoffausstoßpfad 72 zu dem Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzsteuerung des Injektors 3 strömt, eine Erhöhung des Drucks in der Solenoidventilkammer auf einen Wert in der Größenordnung von 3 MPa oder geringer gesteuert werden. Aus diesem Grund ist es möglich, sicherzustellen, dass die Solenoidventilkammer 51 des Solenoids 7 als eine Art Sammler funktioniert, die mit der Druckschwankungsverhinderungseinheit 17 versehen ist.
Darüber hinaus sind bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Drossel 18 und das Rückschlagventil 19 zum Verhindern, dass Kraftstoff in die Solenoidventilkammer 51 des Solenoidventils 7 strömt, zwischen der Solenoidventilkammer 51 des Solenoidventils 7 und dem Rückführrohr 77 und dem Vereinigungsabschnitt 79 angeordnet. Dieses Rückschlagventil 19 ist aus einem Ventilkörper, der ein Ventilanschluss hat, einem Ventilelement zum Öffnen und Schließen des Ventilanschlusses, einer Ventilelementvorspanneichrichtung, wie z. B. einer Feder zum Vorspannen des Ventilelements zu einer Seite zum Schließen des Ventilanschlusses und dergleichen aufgebaut. Wenn dabei sich ein hoher positiver Druck in dem Rückführrohr 77 und dem Vereinigungsabschnitt 79 entwickelt, wird das Rückschlagventil 19 nicht geöffnet, und wird daher Kraftstoff zum Steuern der Einspritzmenge des Kraftstoffs des Injektors 3 in der Solenoidventilkammer 51 des Solenoidventils 7 gesammelt, dass ein Sammler im Ganzen wird, wie vorstehend beschrieben ist.
Wenn dann der Kraftstoffdruck in dem Rückführrohr 77 und dem Vereinigungsabschnitt 79 beginnt sich auf den Kraftstoffdampfdruck zu verringern, wird der Kolben 92 durch die Vorspannkraft der Feder 97 der Druckschwankungsverhinderungseinheit 17 zurückgestellt, um den Kraftstoff zu dem Kraftstofftank 9 durch den zweiten Kraftstoffausstoßpfad 72, den Vereinigungsabschnitt 79 und das Rückführrohr 77 zurück auszustoßen. Zur Beschreibung der Funktion der Öffnung 18, wie vorstehend beschrieben ist, verringert sich der Kraftstoffdruck, während Kraftstoff zu dem Kraftstofftank 9 ausgestoßen wird, wiederholt auf den Kraftstoffdampfunterdruck und erhöht sich auf einen positiven Druck von 10 MPa oder mehr und wird der positive Druck auf die Drossel 18 aufgebracht. Wenn dann Kraftstoff eines hohen Drucks in die Solenoidventilkammer 51 des Solenoidventils 7 in einer Zeitdauer strömen wird, in der das Rückschlagventil 10 geschlossen ist, begrenzt die Drossel 18 die Durchflussmenge des Kraftstoffs, so dass schwierig wird, dass sich der hohe Druck zu der Solenoidventilkammer 51 des Solenoidventils 7 ausbreitet.
[Merkmale des zweiten Ausführungsbeispiels]
Bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Druckverstärkungskolbenbauart des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind die Druckschwankungsverhinderungseinheit 17 und das Rückschlagventil 19 zwischen dem Rückführrohr 77 angeordnet, dass die Strömung des Rückführkraftstoffs (einschließlich des Austrittskraftstoffs), der aus der Kolbensteuerkammer 24 des Druckverstärkers 21 des Injektors 3 und der Düsengegendruckkammer 37 der Kraftstoffeinspritzdüse 22 ausströmt, mit der Strömung des Kraftstoffs, der aus der Solenoidventilkammer 51 des Solenoidventils 7 ausströmt, und dass die Strömung des Kraftstoffs gemeinschaftlich zu der Niederdruckseite (dem Kraftstofftank 9) des Kraftstoffsystems zurückführt, und der Solenoidventilkammer 51 des Solenoidventils 7 angeordnet. Mit dieser Konstruktion breitet sich die Druckschwankung des Rückführkraftstoffs in dem Rückführrohr 77 nicht zu der Solenoidventilkammer 51 des Solenoidventils 7 aus. Daher kann, obwohl die Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Druckverstärkungskolbenbauart des vorliegenden Ausführungsbeispiels einen kostengünstigen Aufbau hat, die Vorrichtung den Abdichtungsabschnitt, wie z. B. den O-Ring 55 des Solenoidventils 7 (und Abschnitte, die durch Verschrauben befestigt sind) vor der Druckschwankung des Rückführkraftstoffs in dem Rückführrohr 77 schützen. Das kann den Bedarf nach einer weitergehenden Verbesserung der Beständigkeit des Drucks des Solenoidventils 7 beseitigen und kann somit die Kosten des gesamten Systems verringern.
Hier ist 6 eine Grafik, die das Ergebnis einer Simulation zeigt, in der Injektor 3 des vorliegenden Ausführungsbeispiels auf das in 4 gezeigte Kraftstoffberohrungssystem angewendet wird. Aus dieser 6 ist entnehmbar, dass ein Druck in dem Rückführrohr von dem Druck in der Solenoidventilkammer getrennt ist und dass der Druck in der Solenoidventilkammer auf einen Wert in der Größenordnung von 3 MPa oder geringer gesteuert wird. Dabei zeigt in dem Simulationsergebnis, das in 6 gezeigt ist, die horizontale Achse, die Zeit und zeigt die erste vertikale Achse den Druck in der Solenoidventilkammer und den Druck in dem Rückführrohr. Dann zeigt die vertikale Achse den Kolbenhub der Druckschwankungsverhinderungseinheit 17. Dabei beträgt die Drehzahl des Verbrennungsmotors 6000 Upm und beträgt das Einspritzintervall des Injektors 3 20 ms. Dabei ergibt sich, dass der Kolben 92 auf einer Ursprungsposition innerhalb von 20 ms durch eine Last entsprechend einem Druck von 1 MPa zurückgestellt wird und dass der Schubdruck, wenn er sich zurückstellt in der Größenordnung von 1 MPa liegt.
In dieser Hinsicht wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel Luft außerhalb des Injektors 3 über den Verbindungsdurchgang 94 in die erste Volumenveränderungskammer 95 der Druckschwankungsverhinderungseinheit 19 eingeführt, um den Druck in der ersten Volumenveränderungskammer 95 auf einem Atmosphärendruck zu halten. Jedoch ist es ebenso empfehlenswert, den Druck in der ersten Volumenveränderungskammer 95 auf einem negativen Druck, der niedriger als der Atmosphäredruck ist, durch Ansaugen von Luft in der ersten Volumenveränderungskammer 95 der Druckschwankungsverhinderungseinheit 17 durch eine Vakuumpumpe zu halten. In diesem Fall wird das Innenvolumen der zweiten Volumenveränderungskammer 96 durch Betreiben der Vakuumpumpe zu dem Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzsteuerung des Injektors 3 vergrößert, um zu verursachen, dass Rückführkraftstoff in dem zweiten Kraftstoffpfad 72 in die zweite Volumenveränderungskammer 96 strömt. Dabei kann der Druck in der Solenoidventilkammer auf einen Wert gesteuert werden, der gleich wie oder geringer als die Beständigkeitsgrenze des Drucks (beispielsweise in der Größenordnung von 3 MPa oder geringer) des O-Rings 55 des Solenoidventils 7 ist.
[Drittes Ausführungsbeispiel]
7 und 8 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 7 ist ein Aufbaudiagramm, das das Kraftstoffberohrungssystem eines Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystems zeigt.
Der Injektor 3 des vorliegenden Ausführungsbeispiels hat einen ersten Austrittsanschluss, der an dem stromabwärtigen Ende in der Richtung der Strömung des Kraftstoffs des ersten Kraftstoffausstoßpfads 71 offen ist, und den zweiten Austrittsanschluss, der an dem stromabwärtigen Ende in der Richtung der Strömung des Kraftstoffs in dem zweiten Kraftstoffausstoßpfad 72 offen ist. Ein erstes Rückführrohr 74 zum Zurückführen von überschüssigem Kraftstoff, der aus den jeweiligen Injektoren 3 strömt (insbesondere Rückführkraftstoff, der aus der Kolbensteuerkammer 24 des Druckverstärkers 21 strömt, und Rückführkraftstoff, der aus der Düsengegendruckkammer 37 der Kraftstoffeinspritzdüse 22 strömt) in den Kraftstofftank 9 ist zwischen dem ersten Austrittsanschluss des Injektors 3 und dem Kraftstofftank 9 verbunden. Ein Rückschlagventil 76 zum Verhindern der Druckschwankung des Rückführkraftstoffs in dem ersten Rückführrohr 74 ist in diesem ersten Rückführrohr 74 angeordnet.
Ein zweites Rückführrohr 75 zum Zurückführen von überschüssigen Kraftstoff, der aus den jeweiligen Injektoren 3 strömt (insbesondere Rückführkraftstoff) der aus der Solenoidventilkammer 51 des Solenoidventils 7 strömt) in den Kraftstofftank 9 ist zwischen dem zweiten Austrittanschluss des Injektors und dem Kraftstofftank 9 angeordnet. Das stromabwärtige Ende in der Richtung der Strömung des Kraftstoffs dieses zweiten Rückführrohrs 75 ist mit dem ersten Rückführrohr (Rückführrohr 77) näher an der stromabwärtigen Seite in der Richtung der Strömung des Kraftstoffs als das Rückschlagventil 76 verbunden. Daher ist das Rückführrohr 77 eine Kraftstoffausstoßrohrrleitung, die überschüssigen Kraftstoff, der aus der Zufuhrpumpe 1 ausläuft und durch das Rückführrohr 15 tritt, und überschüssigen Kraftstoff, der aus der Common-Rail 2 ausströmt und durch das Rückführrohr 16 tritt, mit überschüssigem Kraftstoff vereinigt, der aus den jeweiligen Injektoren 3 ausströmt, und den Kraftstoff gemeinschaftlich zu dem Kraftstofftank 9 zurückführt.
Hier ist 8 eine Grafik, die das Simulationsergebnis zeigt, wenn der Injektor 3, der mit der Druckschwankungsverhinderungseinheit 17 montiert ist, die in 4 gezeigt ist, auf das in 7 gezeigte Kraftstoffberohrungssystem angewendet wird. Aus 8 ist entnehmbar, dass der Druck in dem Rückführrohr von dem Druck in der Solenoidventilkammer getrennt ist und dass Druck in der Solenoidventilkammer auf einen Wert in der Größenordnung von 3 MPa oder niedriger gesteuert wird. Dabei zeigt in dem Simulationsergebnis von 8, wie es der Fall bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist, die horizontale Achse die Zeit und zeigt die erste vertikale Achse den Druck in der Solenoidventilkammer und den Druck in dem Rückführrohr. Dann zeigt, wie es der Fall in dem zweiten Ausführungsbeispiel ist, die zweite vertikale Achse den Kolbenhub der Druckschwankungsverhinderungseinheit 17. Dabei beträgt die Drehzahl des Verbrennungsmotors 6000 Upm und beträgt das Einspritzintervall des Injektors 3 20 ms. Dabei ergibt sich, dass der Kolben 72 auf eine Ursprungsposition innerhalb von 20 ms durch eine Last entsprechend einem Druck von 1 MPa zurückgestellt wird und dass der Schubdruck, wenn er sich zurückstellt, in der Größenordnung von 1 MPa liegt.
[Viertes Ausführungsbeispiel]
9 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 9 ist eine Querschnittsansicht, die den Teilaufbau eines Injektors zeigt, der für eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Druckverstärkerbauart verwendet wird.
Der Injektor 3 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist integral mit einem Druckverstärker (nicht gezeigt), der Kraftstoffeinspritzdüse 22, dem Schaltventil mit zwei Positionen und drei Wegen (nicht gezeigt), dem Solenoidventil 7, der Druckschwankungsverhinderungseinheit 17, dem Rückschlagventil 19 und dergleichen versehen, um einen Druckverstärkungsinjektor aufzubauen. Dabei bildet das Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Druckverstärkungskolbenbauart.
Das Solenoidventil 7 mit dem Schaltventil mit zwei Positionen und drei Wegen ist mit dem Düsengehäuse 35 der Kraftstoffeinspritzdüse 22 unter Verwendung einer Haltemutter 48 befestigt. Diese Haltemutter 48 hat einen Innenumfangsgewindeabschnitt, der auf den Außenumfangsgewindeabschnitt des Düsengehäuses 35 geschraubt wird. Dabei ist die Haltemutter 48 ein Teil zum Setzen der Kontaktfläche (untere Endfläche in der Zeichnung) des Ventilkörpers 52 des Solenoidventils 7 in engem Kontakt mit der Kontaktfläche (obere Endfläche in der Zeichnung) des Düsengehäuses 35 über eine Drosselplatte 49, die einen einlassseitige Drossel 66a und eine auslassseitige Drossel 66b hat, durch eine vorgegebene axiale Befestigungskraft durch Schrauben.
Dabei bildet der Injektor 3 des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Solenoidventilkammer 51 zwischen dem Ventilkörper 52 des Solenoidventils 7 und dem Ventilgehäuse 35 der Kraftstoffeinspritzdüse 22. Dabei ist der O-Ring (Abdichtungsabschnitt) 55 zum Verhindern, dass Kraftstoff von der Solenoidventilkammer 51 aus dem Injektor 3 austritt, zwischen dem äußeren Umfang des Düsengehäuses 35 und dem inneren Umfang der Haltemutter 48 zwischengesetzt. Dabei ist der Elektromagnetantriebsabschnitt des Solenoidventils 7 aus einer Solenoidspule 56, einem Statorkern 57, einem Anker 58, einem Gehäuse 59 und dergleichen aufgebaut. Hier ist ein O-Ring (Abdichtungsabschnitt) 60 zum Verhindern, dass Kraftstoff aus der Solenoidventilkammer 51 aus dem Injektor 3 austritt, zwischen den äußeren Umfang des Gehäuses 59 und den inneren Umfang der Haltemutter 48 zwischengesetzt.
Dabei sind bei dem Injektor 3 des vorliegenden Ausführungsbeispiels der erste Kraftstoffeinführpfad (ein erster Kraftstoffeinführdurchgang) 61 zum Einführen von Kraftstoff aus der Common-Rail 2 in die Düsengegendruckkammer 37 der Kraftstoffeinspritzdüse 22 über die Schaltventilkammer des Schaltventils mit zwei Positionen und drei Wegen (nicht gezeigt) und der zweite Kraftstoffeinführpfad (zweiter Kraftstoffeinführdurchgang) 62 zum Einführen von Kraftstoff eines hohen Drucks aus der Common-Rail 2 in die Kraftstoffaufnahmekammer (nicht gezeigt) der Kraftstoffeinspritzdüse 22 über die Druckverstärkungskammer (nicht gezeigt) des Druckverstärkers ausgebildet. Dabei sind, wie es der Fall bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist, die ersten Kraftstoffeinführpfade (erste Kraftstoffeinführdurchgänge) 63, 64 und der zweite Kraftstoffeinführpfad (zweiter Kraftstoffeinführdurchgang) 65 bei dem Injektor 3 ausgebildet.
Darüber hinaus sind bei dem Injektor 3 des vorliegenden Ausführungsbeispiels der erste Kraftstoffausstoßpfad (erster Kraftstoffausstoßdurchgang) 71 zum Ausstoßen von Kraftstoff, der aus der Düsengegendruckkammer 37 der Kraftstoffeinspritzdüse 22 in das Rückführrohr 77 durch die Schaltventilkammer des Schaltventils mit zwei Positionen und drei Wegen strömt (siehe 4), und der zweite Kraftstoffausstoßpfad (zweiter Kraftstoffausstoßdurchgang) 72 zum Ausstoßen von Kraftstoff, der aus der Drucksteuerkammer (nicht gezeigt) des Schaltventils mit zwei Positionen und drei Wegen in das Rückführrohr 77 durch die Solenoidventilkammer 51 des Solenoidventils 7 strömt, ausgebildet. Dabei ist, wie es der Fall bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist, der erste Kraftstoffausstoßpfad (der erste Kraftstoffausstoßdurchgang) 73 bei dem Injektor ausgebildet. Dabei sind die Druckschwankungsverhinderungseinheit 17 und das Rückschlagventil 19 zwischen einem Abschnitt näher an der stromabwärtigen Seite in der Richtung der Strömung des Kraftstoffs als die Solenoidventilkammer 51 des Solenoidventils 7 und den Vereinigungsabschnitt 79, an dem Rückführkraftstoff, der durch den ersten Kraftstoffausstoßpfad 71 strömt, sich mit Rückführkraftstoff vereinigt, der durch den zweiten Kraftstoffausstoßpfad 72 strömt, zwischengesetzt. Hier ist der erste Kraftstoffausstoßpfad 71 näher an der stomabwärtigen Seite in der Richtung der Strömung des Kraftstoffs als der Vereinigungsabschnitt 79 mit dem Rückführrohr 77 über den Austrittsanschluss des Injektors 3 verbunden.
[Abwandlungen]
In den vorliegenden Ausführungsbeispielen wurde ein Beispiel beschrieben, bei dem ein elektromagnetisches Hydrauliksteuerventil, das aus dem hydraulisch betätigten Schaltventil 6 mit zwei Positionen und drei Wegen und dem Solenoidventil 7 aufgebaut ist, als Stellglied zum Steuern des Hubbetrags der Düsennadel 32 der Kraftstoffeinspritzdüse 22 verwendet wird, die entsprechend jedem Zylinder der Brennkraftmaschine, wie z. B. einem Dieselverbrennungsmotor, montiert ist und zum Steuern des Hubbetrags des Druckverstärkungskolbens 26 des Druckverstärkers 21, der entsprechend jeder Kraftstoffeinspritzdüse 22 montiert ist. Jedoch ist es ebenso empfehlenswert, ein hydraulisch betätigtes Öffnungs-/Schließventil der Bauart mit zwei Positionen in dem ersten Kraftstoffeinführpfad 61 (oder dem ersten Kraftstoffeinführdurchgang 63) anzuordnen und ein hydraulisch betätigtes Öffnungs-/Schließventil der Bauart mit zwei Positionen in dem ersten Kraftstoffausstoßpfad 71 (oder dem ersten Kraftstoffausstoßdurchgang 73) anzuordnen und die Steuerung zum Vergrößern/Verringern von Kraftstoffdrücken in den jeweiligen Drucksteuerkammern dieser zwei Öffnung-/Schließventile mit zwei Positionen durch ein Solenoidventil oder mehrere Solenoidventile durchzuführen.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde ein Beispiel beschrieben, bei dem die Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine der vorliegenden Erfindung auf eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Druckverstärkungskolbenbauart angewendet wird, die an einem Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem montiert ist und mit dem Druckverstärkungskolben 26 versehen ist. Jedoch ist es ebenso empfehlenswert, die Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine der vorliegenden Erfindung auf eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Druckverstärkungskolbenbauart derjenigen Bauart anzuwenden, bei der ein Sammler oder ein Sammelrohr, wie z. B. die Common-Rail 2 nicht vorgesehen ist, aber ein Niederdruckkraftstoff aus einer Kraftstoffeinspritzpumpe direkt zu dem Druckverstärker 21 oder der Kraftstoffeinspritzdüse 22 über ein Kraftstoffzufuhrrohr unter Druck zugeführt wird. Darüber hinaus ist es ebenso empfehlenswert, eine in der Leitung liegende Kraftstoffeinspritzpumpe oder eine Verteilerkraftstoffeinspritzpumpe als Kraftstoffeinspritzpumpe (Kraftstoffzufuhreinrichtung) zum Ausstoßen von Niederdruckkraftstoff zu verwenden.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der erste Kraftstoffausstoßpfad (der erste Rückführdurchgang) 71 zum Vereinigen von Rückführkraftstoff, der aus der Kolbensteuerkammer 29 des Druckverstärkers 21 strömt, mit Rückführkraftstoff, der aus der Düsengegendruckkammer 37 der Kraftstoffeinspritzdüse 22 strömt, zum Zurückführen des Kraftstoffs gemeinschaftlich zu dem Kraftstofftank 9 zu der Niederdruckseite des Kraftstoffsystems an dem Injektor 3 ausgebildet. Jedoch ist es ebenso empfehlenswert, dass ein erster Kraftstoffausstoßpfad (Rückführdurchgang, Rohrleitung, Öldurchgang) zum Zurückführen der Strömung des Rückführkraftstoffs, der aus der Kolbensteuerkammer 24 des Druckverstärkers 21 strömt, und zum Zurückführen des Kraftstoffs, der aus der Düsengegendruckkammer 37 der Kraftstoffeinspritzdüse 22 strömt, getrennt und unabhängig voneinander hinsichtlich der Rohrleitung zu dem Kraftstofftank 9 der Niederdruckseite des Kraftstoffsystems an dem Injektor 3 ausgebildet ist.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind der erste Kraftstoffeinführpfad 61 zum Einführen von Kraftstoff aus der ersten Verbindungskammer der Schaltventilkammer 42 des Schaltventils 6 mit zwei Positionen und drei Wegen in die Kolbensteuerkammer 24 des Druckverstärkers 21 und der Düsengegendruckkammer 37 der Kraftstoffeinspritzdüse 22 und der erste Kraftstoffausstoßpfad 71 zum Leiten von Rückführkraftstoff, der aus der Kolbensteuerkammer 24 des Druckverstärkers 21 und der Düsengegendruckkammer 37 der Kraftstoffeinspritzdüse 22 strömt, in die zweite Verbindungskammer der Schaltventilkammer 42 des Schaltventils 6 mit zwei Positionen und drei Wegen aus einem Durchgang (einer Rohrleitung, einem Öldurchgang) aufgebaut. Jedoch ist es ebenso empfehlenswert, den ersten Kraftstoffeinführpfad 61 und den ersten Kraftstoffausstoßpfad 71 aus zwei Durchgängen (Rohrleitungen, Öldurchgängen) aufzubauen, die voneinander getrennt und unabhängig hinsichtlich der Rohrleitung sind.
Der erste Kraftstoffausstoßpfad 71 und das erste Rückführrohr 74, die gemeinschaftlich die Durchflussmenge des Kraftstoffs, der aus der Kolbensteuerkammer 74 des Druckverstärkers 21 strömt, der in dem Injektor 3 eingebaut ist, und die Durchflussmenge des Kraftstoffs, der aus der Düsengegendruckkammer der Kraftstoffeinspritzdüse 22 strömt (einschließlich der Durchflussmenge des Austrittskraftstoffs), zum Kraftstofftank 9 ausstoßen, und der zweite Kraftstoffausstoßpfad 72 sowie das zweite Rückführrohr 75, die nur die Durchflussmenge des Rückführkraftstoffs, der aus der Solenoidventilkammer 51 des Solenoidventils 7 strömt, sind getrennt und unabhängig von einander bezüglich der Rohrleitung montiert. Mit dieser Maßnahme kann der Druck in der Solenoidventilkammer 51 auf einen Wert gesteuert werden, der niedriger als der Beständigkeitsgrenzdruck eines O-Rings 55 ist.

Claims

Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit: einem Druckverstärker (21) zum Verstärken eines Drucks eines Kraftstoffs, der von einer Kraftstoffeinspritzpumpe (1) zugeführt wird; einer Kraftstoffeinspritzdüse (22) zum Einspritzen von Kraftstoff, der einen durch den Druckverstärker (21) verstärkten Druck hat, in einen Zylinder der Brennkraftmaschine; einem Solenoidventil (7) zum Durchführen einer Steuerung zum Verstärken des Drucks des Druckverstärkers (21) oder einer Steuerung zum Öffnen oder Schließen der Kraftstoffeinspritzdüse (22); einem ersten Kraftstoffausstoßpfad (71, 73), durch den Kraftstoff, der aus dem Druckverstärker (21) oder der Kraftstoffeinspritzdüse (22) strömt, das Solenoidventil (7) umgeht, um den Kraftstoff zur Niederdruckseite (9) eines Kraftstoffsystems zurückzuführen; und einem zweiten Kraftstoffausstoßpfad (72), durch den Kraftstoff, der aus dem Solenoidventil (7) strömt, den ersten Kraftstoffausstoßpfad (71, 73) umgeht, um den Kraftstoff zur Niederdruckseite (9) des Kraftstoffsystems zurückzuführen.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1, des weiteren mit: einem hydraulisch betätigten Schaltventil (6) mit zwei Positionen, das eine erste Position, bei der es von der Kraftstoffeinspritzpumpe (1) ausgestoßenen Kraftstoff in den Druckverstärker (21) oder die Kraftstoffeinspritzdüse (22) einführen kann, und eine zweite Position hat, bei der es den Kraftstoff, der aus dem Druckverstärker (21) oder der Kraftstoffeinspritzdüse (22) strömt, zur Niederdruckseite (9) des Kraftstoffsystems zurückführen kann, wobei das Solenoidventil (7) eine darin vorgesehene Solenoidventilkammer (51) und einen Abdichtungsabschnitt (55) hat, um zu verhindern, dass Kraftstoff aus dieser Solenoidventilkammer (51) nach außen austritt, und eine Steuerung zum Erhöhen oder Verringern des Hydraulikdrucks des Kraftstoffs durchführt, der auf das Schaltventil (6) mit zwei Positionen aufgebracht wird, um die Position des Schaltventils 6 mit zwei Positionen umzuschalten.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 2, des weiteren mit: einem Injektor (3), der integral mit dem Druckverstärker (21), der Kraftstoffeinspritzdüse (22), dem Solenoidventil (7) und dem Schaltventil (6) mit zwei Positionen versehen ist und an dem der erste Kraftstoffausstoßpfad (71, 73) und der zweite Kraftstoffausstoßpfad (72) ausgebildet sind; einem ersten Rückführrohr (74), das zwischen den Injektor (3) und die Niederdruckseite (9) des Kraftstoffsystems gesetzt ist und mit einem stromabwärtigen Ende in der Richtung der Strömung des Kraftstoffs des ersten Kraftstoffausstoßpfads (71, 73) verbunden ist; und einem zweiten Rückführrohr (75), das zwischen den Injektor (3) und die Niederdruckseite (9) des Kraftstoffsystems gesetzt ist und mit einem stromabwärtigen Ende in der Richtung der Strömung des Kraftstoffs des zweiten Kraftstoffausstoßpfads (72) verbunden ist, wobei das zweite Rückführrohr (75) getrennt und unabhängig von dem ersten Rückführrohr (74) vorgesehen ist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 2, des weiteren mit: einem Injektor (3), der integral mit dem Druckverstärker (21), der Kraftstoffeinspritzdüse (22), dem Solenoidventil (7) und dem Schaltventil 6 mit zwei Positionen versehen ist und an dem der erste Kraftstoffausstoßpfad (71, 73) und der zweite Kraftstoffausstoßpfad (72) ausgebildet sind; einem ersten Rückführrohr (74), das zwischen den Injektor (3) und die Niederdruckseite (9) des Kraftstoffsystems gesetzt ist und das mit einem stromabwärtigen Ende in der Richtung der Strömung des Kraftstoffs des ersten Kraftstoffausstoßpfads (71, 73) verbunden ist; einem zweiten Rückführrohr (75), das zwischen den Injektor (3) und die Niederdruckseite (9) des Kraftstoffsystems gesetzt ist und mit einem stromabwärtigen Ende in der Richtung der Strömung des Kraftstoffs des zweiten Kraftstoffausstoßpfads (72) verbunden ist; und einem Rückschlagventil (76), das in der Mitte des ersten Rückführrohrs (74) angeordnet ist, zum Steuern einer Druckschwankung in dem ersten Rückführrohr (74), wobei ein stromabwärtiges Ende in der Richtung der Strömung des Kraftstoffs des zweiten Rückführrohrs (75) mit dem ersten Rückführrohr (74) näher an einer stromabwärtigen Seite in der Richtung der Strömung des Kraftstoffs als das Rückschlagventil (76) verbunden ist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit: einem Druckverstärker (21) zum Verstärken eines Drucks des Kraftstoffs, der von einer Kraftstoffeinspritzpumpe (1) zugeführt wird; einer Kraftstoffeinspritzdüse (22) zum Einspritzen des Kraftstoffs, der einen durch den Druckverstärker (21) verstärkten Druck hat, in einen Zylinder der Brennkraftmaschine; einem Solenoidventil (7) zum Durchführen einer Steuerung zum Verstärken eines Drucks des Druckverstärkers (21) oder einer Steuerung zum Öffnen oder Schließen der Kraftstoffeinspritzdüse (22); einem Rückführrohr (77) zum Vereinigen einer Strömung des Kraftstoffs, der aus dem Druckverstärker (21) oder der Kraftstoffeinspritzdüse (22) strömt, mit einer Strömung des Kraftstoffs, der aus dem Solenoidventil (7) strömt, um den Kraftstoff gemeinschaftlich zur Niederdruckseite (9) eines Kraftstoffsystems zurückführen; und einer Druckschwankungsausbreitungsverhinderungseinrichtung (17), die zwischen das Solenoidventil (7) und das Rückführrohr (77) gesetzt ist um zu verhindern, dass sich eine Druckschwankung in dem Rückführrohr (77) zu dem Solenoidventil (7) ausbreitet.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 5, des weiteren mit: einem hydraulisch betätigten Schaltventil (6) mit zwei Positionen, das eine erste Position, bei der es von der Kraftstoffeinspritzpumpe (1) ausgestoßenen Kraftstoff in den Druckverstärker (21) oder die Kraftstoffeinspritzdüse (22) einführen kann, und eine zweite Position hat, bei der es aus dem Druckverstärker (21) oder der Kraftstoffeinspritzdüse (22) strömenden Kraftstoff zu einer Niederdruckseite (9) des Kraftstoffsystems zurückführen kann, wobei das Solenoidventil (7) eine darin ausgebildete Solenoidventilkammer (51) und einen Abdichtungsabschnitt (55) hat, um zu verhindern, dass Kraftstoff aus dieser Solenoidventilkammer (51) nach außen austritt, und eine Steuerung zum Erhöhen oder Verringern des Hydraulikdrucks des Kraftstoffs durchführt, der auf das Schaltventil (6) mit zwei Positionen aufgebracht wird, um eine Position des Schaltventils (6) mit zwei Positionen umzuschalten.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 6, des weiteren mit: einem Injektor (3), der integral mit dem Druckverstärker (21), der Kraftstoffeinspritzdüse (22), dem Solenoidventil (7) und dem Schaltventil (6) mit zwei Positionen versehen ist, wobei der Injektor (3) einen ersten Kraftstoffausstoßpfad (71, 73) und einen zweiten Kraftstoffausstoßpfad (72) aufweist, wobei der erste Kraftstoffausstoßpfad (71, 73) zum Zurückführen von aus dem Druckverstärker (21) oder der Kraftstoffeinspritzdüse (22) ausströmendem Kraftstoff zur Niederdruckseite (9) des Kraftstoffsystems über das Rückführrohr vorgesehen ist und der zweite Kraftstoffausstoßpfad (72) zum Zurückführen von aus der Solenoidventilkammer (51) ausströmendem Kraftstoff zur Niederdruckseite (9) des Kraftstoffsystems über das Rückführrohr (77) vorgesehen ist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 7, des weiteren mit: einem ersten Rückführrohr (74), das zwischen den Injektor (3) und das Rückführrohr (77) gesetzt ist und mit einem stromabwärtigen Ende in der Richtung der Strömung des Kraftstoffs des ersten Kraftstoffausstoßpfads (71, 73) verbunden ist; und einem zweiten Rückführrohr (75), das zwischen den Injektor (3) und das Rückführrohr (77) gesetzt ist und mit einem stromabwärtigen Ende in der Richtung der Strömung des Kraftstoffs des zweiten Kraftstoffausstoßpfads (72) verbunden ist; und einem Rückschlagventil (76), das in der Mitte des ersten Rückführrohrs (74) angeordnet ist, zum Steuern einer Druckschwankung in dem ersten Rückführrohr (74), wobei ein stromabwärtiges Ende in der Richtung der Strömung des Kraftstoffs des zweiten Rückführrohrs (75) näher an einer stromabwärtigen Seite in der Richtung der Strömung des Kraftstoffs als das Rückschlagventil (76) mit dem ersten Rückführrohr (74) oder dem Rückführrohr (77) verbunden ist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 8, wobei die Druckschwankungsausbreitungsverhinderungseinrichtung (17) eine Druckschwankungsverhinderungseinheit (17) aufweist zum Steuern einer Erhöhung des Drucks in der Solenoidventilkammer (51) auf einen Wert, der geringer als eine Beständigkeitsgrenze eines Drucks eines Abdichtungsteils des Solenoidventils (7) ist, und wobei die Druckschwankungsverhinderungseinheit (17) eine erste Volumenveränderungskammer (95), in die ein Druck eingeführt wird, der niedriger als der Druck in dem zweiten Kraftstoffausstoßpfad (72) ist, eine zweite Volumenveränderungskammer (96), die mit dem zweiten Kraftstoffausstoßpfad (72) in Verbindung steht, einen Kolben (92), der zwischen die erste Volumenveränderungskammer und die zweite Volumenveränderungskammer gesetzt ist, und eine Kolbenvorspanneinrichtung (97) zum Vorspannen des Kolbens zu einer Seite zum Verringern des Volumens der zweiten Volumenveränderungskammer aufweist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 7, wobei die Druckschwankungsausbreitungsverhinderungseinrichtung (17) mit einem Rückschlagventil (19) versehen ist um zu verhindern, dass Kraftstoff aus dem Rückführrohr und dem ersten Kraftstoffausstoßpfad (71, 73) zu dem zweiten Kraftstoffausstoßpfad (72) strömt.