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Im
Folgenden wird Bezug auf ein Kraftstoffeinspritzventil genommen.
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HINTERGRUND
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Herkömmlich bekannt
ist ein Kraftstoffeinspritzventil mit einer Drucksteuerkammer zum
Erzeugen eines Gegendrucks für
ein Düsenventil
durch die Zufuhr eines druckbeaufschlagten Kraftstoffs, wobei der
Druck in der Drucksteuerkammer zum Umschalten des Ansetzens und
Abhebens des Düsenventils erhöht/verringert
wird (siehe beispielsweise JP-A-08-49620).
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Diese
Bauart des Kraftstoffeinspritzventils weist einen Ablassdurchgang
zum Ablassen des Drucks in der Drucksteuerkammer zu einer Niederdruckquelle
und eine Steuerventilkammer auf, die auf halbem Weg entlang dem
Ablassdurchgang gelegen ist. Ein Steuerventil, das in der Steuerventilkammer gelegen
ist, gestattet und blockiert eine Strömung zwischen der Drucksteuerkammer
und der Niederdruckquelle, um den Druck in der Drucksteuerkammer
zu erhöhen/verringern.
Das Steuerventil ist geeignet, um an dem äußeren Umfang eines Anschlusses
der Steuerventilkammer aufgesetzt zu werden, der mit der Seite der
Drucksteuerkammer in Verbindung steht. Der Druck des Kraftstoffs
in dem Anschluss wird auf das Steuerventil in die Ventilöffnungsrichtung
aufgebracht. Dagegen wird eine Federkraft in die Ventilschließrichtung
aufgebracht. Wenn ein Solenoid einen mit dem Steuerventil integralen
Anker schiebt, hebt sich das Steuerventil gegen die Federkraft ab.
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Die
Größe der Federkraft
ist ausreichend, um das Steuerventil in dem geschlossenen Zustand zu
halten, wenn der Solenoid ausgeschaltet ist. Die Zugkraft des Solenoids
wird gemäß der Federkraft bestimmt.
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Das
in JP-A-08-49620 offenbarte Steuerventil wird direkt durch den Solenoid
angetrieben, wie vorstehend beschrieben ist, und bildet einen extrem hohen
Kraftstoffdruck an dem Anschluss. Demgemäß ist die Federkraft typischerweise
relativ hoch, um das Steuerventil in den geschlossenen Zustand zu
halten, wenn der Solenoid ausgeschaltet wird. Als Folge ist die
Zugkraft des Solenoids ebenso relativ hoch. Somit kann die Verringerung
der Abmessung des Stellglieds relativ schwierig sein.
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Im
Hinblick auf dieses Problem offenbart die japanische Patentanmeldung
Nr. 2005-67272, die vorher durch die Anmelder eingereicht wurde,
ein Kraftstoffeinspritzventil, das gestattet, dass das Stellglied
verkleinert wird. Dieses Kraftstoffeinspritzventil verwendet ein
Ventil der Hydraulikantriebsbauart als Steuerventil zum Steuern
der vorstehend genannten Drucksteuerkammer anstelle eines Ventils
der Direktantriebsbauart durch den Solenoid, wie in JP-A-08-49620
offenbart ist. Die Vorrichtung der japanischen Patentanmeldung Nr.
2005-67272 ist ebenso mit einem weiteren Steuerventil zum Steuern eines
Hydraulikdrucks versehen, der an dem vorstehend genannten Steuerventil
wirkt.
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Genauer
gesagt weist das Kraftstoffeinspritzventil der japanischen Patentanmeldung
Nr. 2005-67272 eine erste Drucksteuerkammer, ein erstes Steuerventil,
ein zweites Drucksteuerventil und ein zweites Steuerventil (beispielsweise
ein elektromagnetisches Ventil) auf. Das erste Steuerventil ist
in einer ersten Ventilkammer aufgenommen und das zweite Steuerventil
ist in einer zweiten Ventilkammer aufgenommen.
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Diese
jeweiligen Kammern sind axial in der Reihenfolge von der zweiten
Ventilkammer, der zweiten Drucksteuerkammer, der ersten Ventilkammer und
der ersten Drucksteuerkammer ausgerichtet. Das Gehäuse ist
mit einem Ausstoßöffnungsabschnitt
versehen, der mit einer Niederdruckquelle verbunden ist.
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Die
erste Drucksteuerkammer entspricht der vorstehend erwähnten Drucksteuerkammer.
Das erste Steuerventil modifiziert Drücke in der ersten Drucksteuerkammer.
Das zweite Steuerventil modifiziert Drücke in der zweiten Drucksteuerkammer.
Die Modifizierung des Drucks in der ersten Drucksteuerkammer steuert
einen Betrieb eines Drosselventils. Die Modifizierung des Drucks
in der zweiten Drucksteuerkammer steuert einen Betrieb des ersten
Steuerventils.
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Dieses
Kraftstoffeinspritzventil ist mit einem Ausstoßdurchgang versehen, der jede
von der ersten Ventilkammer und der zweiten Ventilkammer mit dem Ausstoßöffnungsabschnitt
verbindet.
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Der
Ausstoßdurchgang
ist innerhalb des Gehäuses
gelegen und weist einen Durchgang, der die erste Ventilkammer mit
der zweiten Ventilkammer verbindet, und einen Durchgang auf, der
den vorstehend genannten Durchgang mit dem Ausstoßöffnungsabschnitt
verbindet. Genauer gesagt ist ein einziger Hauptausstoßdurchgang
in die axiale Richtung des Gehäuses
ausgebildet, um mit dem Ausstoßöffnungsabschnitt
verbunden zu werden.
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Der
Hauptausstoßdurchgang
und jede von der ersten Ventilkammer und der zweiten Ventilkammer
sind individuell durch einen ersten Nebenausstoßdurchgang und einen zweiten
Nebenausstoßdurchgang
verbunden, die sich in die radiale Richtung des Gehäuses erstrecken.
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Während des
Betriebs wird, wenn das zweite Steuerventil arbeitet, um die zweite
Drucksteuerkammer mit der zweiten Ventilkammer zu verbinden, der Kraftstoff
zu der Niederdruckquelle durch den zweiten Nebenausstoßdurchgang
und den Hauptausstoßdurchgang
ausgestoßen.
Daher wird der Druck in der zweiten Ventilkammer abgesenkt. Wenn
das erste Steuerventil arbeitet, um die erste Drucksteuerkammer
mit der ersten Ventilkammer zu verbinden, wird der Kraftstoff zu
der Niederdruckquelle durch den ersten Nebenausstoßdurchgang
und dem Hauptausstoßdurchgang
ausgestoßen.
Daher wird der Druck in der zweiten Ventilkammer abgesenkt. Die
Verringerung des Drucks in der ersten Ventilkammer verursacht eine
Druckverringerung in der ersten Drucksteuerkammer, um das Düsenventil
in die abgehobene Richtung zu bewegen, wobei es somit Kraftstoff
aus der Düse
einspritzt. Ein Betrieb von einem Kraftstoffeinspritzzustand zu
einem Kraftstoffeinspritzstoppzustand tritt durch Bewegen des zweiten Steuerventils
in die entgegengesetzte Richtung auf. Ein intermittierender Betrieb
mit und ohne Einspritzung, wie vorstehend beschrieben wird, wird
für eine kurze
Zeitdauer wiederholt.
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Die
Zeitabstimmung, wenn der Kraftstoff in der ersten Drucksteuerkammer
zu einer Niederdruckseite ausgestoßen wird, weicht typischerweise von
der Zeitabstimmung ab, wenn der Kraftstoff in der zweiten Drucksteuerkammer
zu der Niederdruckseite ausgestoßen wird. Das Kraftstoffeinspritzventil ist
so aufgebaut, dass die jeweiligen Ventilkammern, die darin die ersten
und zweiten Steuerventile aufnehmen, durch den Hauptausstoßdurchgang
und dem Nebenausstoßdurchgang
verbunden sind. Wenn sich das zweite Steuerventil öffnet, tritt
der Hochdruckkraftstoff in den ersten und zweiten Drucksteuerkammern
aufgrund der Zeitabstimmungsabweichung in die Ventilkammer, die
das zweite Steuerventil aufnimmt, durch die Haupt- und Nebenausstoßdurchgänge ein.
Die Einströmung
des Hochdruckkraftstoffs verursacht einen Anstieg des Drucks der
Ventilkammer, die darin das zweite Steuerventil aufnimmt, was eine
Verschlechterung der Ventilschließcharakteristiken des zweiten
Steuerventils zur Folge hat.
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Da
zusätzlich
die jeweiligen Ventilkammern durch den Hauptausstoßdurchgang
und den Nebenausstoßdurchgang
verbunden sind, tritt der Hochdruckkraftstoff in den ersten und
zweiten Drucksteuerkammern in die Ventilkammer ein, die das erste Steuerventil
darin aufnimmt. Somit verursacht die Einströmung des Hochdruckkraftstoffs
ebenso eine Verschlechterung der Ventilschließcharakteristiken des ersten
Steuerventils.
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Der
Pulsationsdruck tritt nämlich
in dem Ausstoßdurchgang
aufgrund jeder Betätigung
des ersten und zweiten Steuerventils auf. Dieser Pulsationsdruck
verursacht eine Instabilität
der Betriebscharakteristiken (insbesondere der Ventilschließcharakteristiken)
der ersten und zweiten Steuerventile.
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Das
kann problematisch werden. Genauer gesagt ist der Ausstoßdurchgang
so angeordnet, dass die ersten und zweiten Ventilkammern an dem kürzesten
Abstand voneinander in Verbindung stehen, und ist mit den ersten
und zweiten Ventilkammern verbunden. Die Länge des Ausstoßdurchgangs,
der die ersten und zweiten Ventilkammern verbindet, ist relativ
kurz und das gesamte Durchgangsvolumen des Ausstoßdurchgangs
ist relativ gering.
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Aufgrund
der kurzen Durchgangslänge
und des kleinen Durchgangsvolumens steigt die Übertragungsstärke des Pulsationsdrucks
auf die ersten und zweiten Ventilkammern an, was unerwünscht ist.
Obwohl der Durchmesser vergrößert werden
könnte, würde dies
verursachen, dass sich der Gehäusedurchmesser
vergrößert, was
Probleme hinsichtlich der Montage des Kraftstoffeinspritzventils
an den Verbrennungsmotor verursachen kann.
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Demgemäß ergibt
sich der Bedarf nach einem verbesserten Kraftstoffeinspritzventil,
das eine Verschlechterung der Ventilschließcharakteristiken eines Steuerventils
zum Durchführen
einer Drucksteuerung in einer Drucksteuerkammer des Kraftstoffeinspritzventils
begrenzen kann.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein
Kraftstoffeinspritzventil ist offenbart, das ein Gehäuse mit
einer Düsenkammer
aufweist. Die Düsenkammer
weist eine Düse
auf. Ein Düsenventil ist
in der Düsenkammer
zum öffnen
und Schließen der
Düse vorgesehen.
Eine Düsenventilsteuerkammer
ist vorgesehen, in der druckbeaufschlagter Kraftstoff zum Aufbringen
eines Drucks auf das Düsenventil
zum Schließen
der Düse
strömt.
Das Ventil weist ebenso eine Zwischenventilkammer auf, in der ein
Zwischenventil zum Öffnen
und Schließen
einer Verbindung zwischen der Düsenventilsteuerkammer und
einer Niederdruckquelle vorgesehen ist. Das Ventil weist ferner
eine Zwischenventilsteuerkammer auf, in der druckbeaufschlagter
Kraftstoff zum Aufbringen eines Drucks auf das Zwischenventil zum Schließen einer
Verbindung zwischen der Düsenventilsteuerkammer
und der Niederdruckquelle strömt. Eine
Steuerventilkammer ist ebenso vorgesehen, in der ein Steuerventil
zum öffnen
und Schließen
einer Verbindung zwischen der Zwischenventilsteuerkammer und der
Niederdruckquelle vorgesehen ist. Ein erster Ausstoßdurchgang
ist zum Ausstoßen
von Kraftstoff in der Düsenventilsteuerkammer
zu der Niederdruckquelle vorgesehen. Ebenso ist ein zweiter Ausstoßdurchgang
zum Ausstoßen
von Kraftstoff in der Zwischenventilsteuerkammer zu der Niederdruckquelle
vorgesehen. Die ersten und zweiten Ausstoßdurchgänge sind voneinander unabhängig.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Andere
Aufgaben, Merkmale sowie Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
aus der folgenden genauen Beschreibung unter Bezugnahme auf die
beigefügten
Zeichnungen erkennbar, in denen ähnliche
Abschnitte mit ähnlichen
Bezugszeichen bezeichnet sind.
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1 ist
eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels
eines Kraftstoffeinspritzventils;
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2 ist
eine Schnittansicht des Kraftstoffeinspritzventils entlang der Linie
II-II von 1;
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3A bis 3H sind
Zeitabstimmungsdiagramme, die einen Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils
von 1 darstellen;
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4 ist
eine Schnittansicht eines Abschnitts des Kraftstoffeinspritzventils
von 1;
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5 ist
eine Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des Kraftstoffeinspritzventils; und
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6 ist
eine Schnittansicht des Kraftstoffeinspritzventils von 5.
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GENAUE BESCHREIBUNG
DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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1 ist
eine Querschnittsansicht, die ein erstes Ausführungsbeispiel eines Kraftstoffeinspritzventils
zeigt. Das Kraftstoffeinspritzventil wird auf eine Brennkraftmaschine
angewendet, die mit einem Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem ausgestattet ist.
Jeder Zylinder des Verbrennungsmotors weist eines der Kraftstoffeinspritzventile
auf. Das Kraftstoffeinspritzventil wird durch eine Steuervorrichtung
gesteuert, um dadurch Kraftstoff, der durch die Common-Rail zugeführt wird,
für eine
vorbestimmte Dauer zuzuführen.
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Das
Kraftstoffeinspritzventil weist ein im Wesentlichen stabförmiges Gehäuse 1 auf.
Ein Düsenventil 60,
ein Zwischenventil 70 und ein Steuerventil 81 sind
in dem Gehäuse 1 angeordnet.
Das Zwischenventil 70 ist zwischen dem Düsenventil 60 und dem
Steuerventil 81 vorgesehen. In 1 ist das
Düsenventil 60 an
einem unteren Ende vorgesehen, ist das Steuerventil 81 an
dem oberen Ende vorgesehen und ist das Zwischenventil 70 dazwischen
vorgesehen.
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Das
Gehäuse 1 ist
durch einen Düsenabschnitt 3 definiert,
der das Düsenventil 60 und
das Zwischenventil 70 aufweist. Das Gehäuse 1 ist ebenso durch
einen Halterabschnitt 2 definiert, der das Steuerventil 81 aufweist.
Der Düsenabschnitt 3 ist durch
einen Düsenkörper 7,
ein Distanzstück 6 und einen
Ventilkörper 5 definiert.
Das Distanzstück 6 ist zwischen
dem Düsenkörper 7 und
dem Ventilkörper 5 vorgesehen.
In 1 ist beispielsweise der Düsenkörper 7 an einem unteren
Ende vorgesehen, ist der Ventilkörper 5 näher an dem
oberen Ende vorgesehen und ist das Distanzstück 6 dazwischen vorgesehen.
Der Halterabschnitt 2 wird durch einen Halter 4 definiert.
Der Düsenkörper 7,
das Distanzstück 6,
der Ventilkörper 5 und
der Halter 4 stoßen
an den jeweiligen entgegengesetzten Endwänden an und sind miteinander
durch eine Haltemutter 8 verbunden. Verschiedenartige Hohlräume und
Bohrungen sind innerhalb des Gehäuses 1 ausgebildet,
in denen Bauteile aufgenommen sind und Kraftstoffdurchgänge ausgebildet
sind.
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Der
Düsenabschnitt 3 wird
nun erklärt.
Eine vertikale Bohrung 30 ist in dem Ventilkörper 7 in
eine axiale Richtung des Gehäuses 1 ausgebildet.
Das Düsenventil 60 ist
in der vertikalen Bohrung 30 aufgenommen. Das Düsenventil 60 ist
gleitfähig
in der vertikalen Bohrung 30 gehalten. Der Boden der vertikalen
Bohrung 30 erstreckt sich zu einer Spitze des Düsenkörpers 7.
Ein Raum, der zwischen der vertikalen Bohrung 30 und der
Umgebung der Spitze des Düsenventils 60 ausgebildet
ist, ist als Düsenkammer 31 definiert.
Ein Sitz 33, an den sich die Spitze des Düsenventils 60 ansetzen
kann, ist an einer Kammerwand der Düsenkammer 31 vorgesehen.
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Die
Düsenkammer 31 steht
in Verbindung mit dem Hochdruckdurchgang 10, der sich durch
das Distanzstück 6,
den Ventilkörper 5 und
den Ventilkörper 4 erstreckt.
Der druckbeaufschlagte Kraftstoff (im Folgenden als „Hochdruckkraftstoff" bezeichnet) von der
Common-Rail strömt
in den Hochdruckdurchgang 10. Der Hochdruckkraftstoff wird
auf einen Abschnitt des Düsenventils 60 aufgebracht,
der zu der Düsenkammer 31 freigelegt
ist, und daher spannt der Hochdruckkraftstoff das Düsenventil 60 nach
oben weg von dem Sitz 33 (insbesondere in die Richtung zum
Abheben). Wenn das Düsenventil 60 von
dem Sitz 33 abgehoben ist, wird der Hochdruckkraftstoff von
der Düse 28 eingespritzt.
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Eine
Düsenventilsteuerkammer 32 ist
ebenso in der vertikalen Bohrung an einer Seite des Düsenventils 60 ausgebildet,
die entgegengesetzt zu dem Sitz 33 ist. Anders gesagt ist
die Düsenventilsteuerkammer 32 oberhalb
des Gleitabschnitts des Düsenventils 60 enthalten.
Die Düsenventilsteuerkammer 32 erzeugt
einen Gegendruck des Düsenventils 60.
Die Düsenventilsteuerkammer 32 wird durch
das Distanzstück 5 an
einem Ende und die obere Endfläche
des Düsenventils 60 an
dem entgegengesetzten Ende definiert.
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Ferner
ist eine erste Feder 61 in der Düsenventilsteuerkammer 32 aufgenommen.
Die erste Feder 61 spannt das Düsenventil 60 in die
nach unten weisende Richtung zu dem Sitz 33 vor (insbesondere in
die Ansetzrichtung). Zusätzlich
tritt Hochdruckkraftstoff in die Düsenventilsteuerkammer 32 aus
den Hochdruckdurchgang 10 ein, und spannt der Hochdruckkraftstoff,
der in die Düsenventilsteuerkammer 32 eingetreten
ist, das Düsenventil 60 in
die nach unten weisende Richtung vor.
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Wenn
der Druck in der Düsenventilsteuerkammer 32 geringer
als der Ventilöffnungsstartdruck ist,
ist die Vorspannkraft, die auf das Düsenventil 60 aufgebracht
wird, unter der Vorspannkraft, die das Düsenventil 60 in die
Richtung zum Abheben bewegt. Als Folge wird die Spitze des Düsenventils 60 von dem
Sitz 33 abgehoben, wobei es somit Kraftstoff aus der Düse 28 einspritzt.
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Wenn
dagegen der Druck in der Düsenventilsteuerkammer 32 größer als
der Ventilöffnungsstartdruck
ist, ist die Vorspannkraft, die auf das Düsenventil 60 aufgebracht
wird, unterhalb der Vorspannkraft, die das Düsenventil 60 in die
Ansetzrichtung bewegt. Als Folge wird die Spitze des Düsenventils 60 an
den Sitz 33 angesetzt, was somit die Kraftstoffeinspritzung
aus der Düse 28 anhält.
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Das
wahlweise Erhöhen
und Verringern des Drucks in der Düsenventilsteuerkammer 32 wird
mit dem folgenden Aufbau durchgeführt. Eine vertikale Bohrung 40,
die einen Durchmesser hat, der sich an dem unteren Ende ausdehnt,
ist in dem Ventilkörper 5 in
die axiale Richtung des Kraftstoffeinspritzventils ausgebildet.
Eine Zwischenventilkammer 41, die darin ein Zwischenventil 70 aufnimmt,
ist durch den im Durchmesser ausgedehnten Abschnitt der vertikalen Bohrung 40 ausgebildet.
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Das
Zwischenventil 70 hat eine Stabform und hat einen konkaven
Abschnitt 74 an seinem im Wesentlichen mittleren Abschnitt.
Das Zwischenventil 70 hat einen Gleitabschnitt 73,
der an einem kleindurchmessrigen Abschnitt der vertikalen Bohrung 40 oberhalb
des konkaven Abschnitts 74 gleitet. Das Zwischenventil 70 hat
ebenso einen Ventilkörperabschnitt 75,
der sich in die Zwischenventilkammer 41 unter der vertikalen
Bohrung 41 erstreckt.
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Der
Ventilkörperabschnitt 75 hat
einen größeren Durchmesser
als der Gleitabschnitt 73 und ist so bemessen und konfiguriert,
um einen kreisförmigen
Zwischenraum zwischen dem Ventilkörperabschnitt 75 und
der Seitenwand der Zwischenventilkammer 41 zu gestatten.
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Ein
Hochdruckabzweigdurchgang 11 ist in dem Ventilkörper 5 ausgebildet.
Der Hochdruckabzweigdurchgang 11 zweigt von dem Hochdruckdurchgang 10 ab
und steht in Verbindung mit der Zwischenventilkammer 41.
Der Hochdruckabzweigdurchgang 11 steht in Verbindung mit
einem kreisförmigen
Umfangsraum, der zwischen dem konkaven Abschnitt 74 und
der vertikalen Bohrung 40 ausgebildet ist.
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Ein
Oberseitensitz 45 ist an der Seitenwand der Zwischenventilkammer 41 ausgebildet.
Wenn das Zwischenventil 70 sich nach oben bewegt, wird ein
oberer abgeschrägter
Abschnitt des Ventilkörperabschnitts 75 an
den Oberseitensitz 45 angesetzt.
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Eine
Zwischenventilsteuerkammer 42 ist oberhalb des Gleitabschnitts 73 des
Zwischenventils 70 in der vertikalen Bohrung 40 ausgebildet.
Die Zwischenventilsteuerkammer 42 erzeugt einen Gegendruck
für das
Zwischenventil 70.
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Eine
Verbindungsbohrung 71 ist in dem Zwischenventil 70 ausgebildet.
Die Verbindungsbohrung 71 erstreckt sich zwischen dem kreisförmigen Umfangsraum 43 zu
der Zwischenventilsteuerkammer 42 und steht in Verbindung
dazwischen. Eine Drossel 72 ist in der Verbindungsbohrung 71 vorgesehen.
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Somit
tritt Hochdruckkraftstoff in die Zwischenventilsteuerkammer 42 durch
den Hochdruckabzweigdurchgang 11 und die Verbindungsbohrung 71.
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Als
Folge spannt der Hochdruckkraftstoff das Zwischenventil 70 nach
unten vor. Ferner ist eine zweite Feder 76 in der Zwischenventilsteuerkammer 42 gelegen.
Die zweite Feder 76 spannt das Zwischenventil 70 nach
unten zu dem Düsenventil 60 vor.
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Die
Zwischenventilsteuerkammer 42 steht in Verbindung mit einer
Steuerventilkammer 51 durch einen zweiten Verbindungsdurchgang 26.
Die Steuerventilkammer 51 wird später erklärt. Der zweite Verbindungsdurchgang 26 ist
aus einer kleinen Bohrung ausgebildet, die sich von der vertikalen
Bohrung 40 des Ventilkörpers 5 zu
der oberen Endwand des Ventilkörpers 5 erstreckt.
Eine Drossel 27 ist in dem zweiten Verbindungsdurchgang
vorgesehen.
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Das
Distanzstück 6 ist
zwischen dem Ventilkörper 5 und
dem Düsenkörper 7 angeordnet,
um dadurch die untere Wand der Zwischenventilkammer 41 und
eine obere Wand der Düsenventilsteuerkammer 32 zu
definieren. Eine Bohrung erstreckt sich axial durch das Distanzstück 6.
Diese Bohrung dient als erster Verbindungsdurchgang 22,
um eine Verbindung zwischen der Zwischenventilkammer 41 und der
Düsenventilsteuerkammer 32 bereitzustellen.
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Ein
Düsenventilsteuerdruckausstoßdurchgang 20 ist
in dem Distanzstück 6 zum
Ausstoßen des
Hochdruckkraftstoffs, der von der Düsenventilsteuerkammer 32 in
die Zwischenventilkammer 41 strömt, aus dem Gehäuse 1 ausgebildet.
Eine Rute des Ausstoßdurchgangs 20 innerhalb
des Gehäuses 1 wird
später
erklärt.
Ein Ende des Ausstoßdurchgangs 20 steht
in Verbindung mit der Zwischenventilkammer 41 entgegengesetzt
zu der unteren Endwand des Ventilkörperabschnitts 75.
Dieses Ende dient als Anschluss 44, der durch die untere
Endwand des Ventilkörperabschnitts 75 geschlossen wird,
wenn sich das Zwischenventil 70 nach unten bewegt. Ein äußerer Umfangsrand
des Anschlusses 44 ist als Unterseitensitz 46 definiert,
an den sich die untere Endwand des Ventilkörperabschnitts 75 ansitzen
kann. Die Drossel 23 ist in dem Ausstoßdurchgang 20 unmittelbar
stromabwärts
von dem Anschluss 44 vorgesehen.
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Eine
im Allgemeinen konkave vertikale Bohrung 50 ist an dem
unteren Ende des Halters 4 ausgebildet. Ein Solenoid 80 und
eine dritte Feder 84 sind an der oberen Seite der vertikalen
Bohrung 50 aufgenommen und ein Steuerventil 81 ist
an der unteren Seite aufgenommen. Ein Raum, in dem das Steuerventil 81 aufgenommen
ist, ist als Steuerventilkammer 51 definiert.
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Das
untere Ende der Steuerventilkammer 51 ist durch die obere
Endwand des Ventilkörpers 5 als untere
Wand definiert. Der zweite Verbindungsdurchgang 26 ist
zu der unteren Wand der Steuerventilkammer 51 offen und
dient als Anschluss 53, der mit der Zwischenventilsteuerkammer 42 in
Verbindung steht. Ein Zwischenventilsteuerdruckausstoßdurchgang 24 ist
in dem Halter 4 zum Ausstoßen des Hochdruckkraftstoffs,
der von der Zwischenventilsteuerkammer 42 in die Steuerventilkammer 41 strömt, aus
dem Gehäuse 1 ausgebildet.
Die Steuerventilkammer 51 steht in Verbindung mit dem (nicht gezeigten)
Kraftstofftank des Fahrzeugs über
den Ausstoßdurchgang 24.
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Das
Steuerventil 81 weist einen Ventilkörperabschnitt 83 an
der unteren Seite und einen Ankerabschnitt 82 an der oberen
Seite und ein Bauteil mit einem T-förmigen Querschnitt auf. Die
Spitzenfläche des
Ventilkörperabschnitts 83 weist
zu dem Anschluss 53. Eine Sitzfläche 52, an der die
Spitzenfläche
des Ventilkörperabschnitts 83 angesetzt
wird, ist in dem äußeren Umfangsabschnitt
ausgebildet. Wenn der Ventilkörperabschnitt 83 an
der Sitzfläche 52 angesetzt
wird, wird die Verbindung zwischen der Zwischenventilsteuerkammer 42 und
der Steuerventilkammer 51 blockiert.
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Der
Ankerabschnitt 82 weist zu einer magnetischen Fläche des
Solenoids 80. Der Ankerabschnitt 82 stößt an die
dritte Feder 84 an. Die dritte Feder 84 spannt
das Steuerventil 81 in die nach unten weisende Richtung,
nämlich
in die Richtung vor, in die der Ventilkörperabschnitt 83 an
der Sitzfläche 52 angesetzt
wird.
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Der
Solenoid 80 entspricht einem Stellglied und ist durch Wickeln
einer Spule um beispielsweise einen rohrförmigen Stator ausgebildet.
Ein Leistungsdraht (nicht gezeigt) ist mit der Spule verbunden.
Der Leitungsdraht ist mit der Steuervorrichtung verbunden und ein
elektrischer Strom von der Steuervorrichtung wird wahlweise zu der
Spule durch den Leitungsdraht zugeführt.
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Wenn
der Strom der Spule zugeführt
wird, werden Kräfte
(eine Zugkraft) in die Richtung, die entgegengesetzt zu der Vorspannrichtung
der dritten Feder 84 ist, in dem Solenoid 80 erzeugt.
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Dann
wird das Steuerventil 81 gezwungen, sich nach oben zu bewegen,
um den Ventilkörperabschnitt 83 von
der Sitzfläche 52 abzuheben,
um somit eine Verbindung zwischen der Zwischenventilsteuerkammer 42 und
dem Zwischenventilsteuerdruckausstoßdurchgang 24 zu gestatten.
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Als
nächstes
werden der Düsenventilsteuerdruckausstoßdurchgang 20 und
der Zwischenventilsteuerdruckausstoßdurchgang 24 erklärt.
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Der
Düsenventilsteuerdruckausstoßdurchgang 20 ist
ausgebildet, um durch das Distanzstück 6, den Ventilkörper 5 und
den Halter 4 zu dringen. Der Düsenventilsteuerdruckausstoßdurchgang 20 dient
als Durchgang zum Ausstoßen
des Kraftstoffs, der von der Düsenventilsteuerkammer 32 in
die Zwischenventilkammer 41 strömt, aus dem Gehäuse 1. Der
Ausstoßdurchgang 20 ist
konfiguriert, um eine Verbindung mit einer anderen Ventilkammer
(beispielsweise der Steuerventilkammer 51) in einer Rute
von dem Anschluss 41 zu dem ersten Ausstoßanschluss 21 zu
vermeiden, der in dem Halter 5 ausgebildet ist. Der erste
Ausstoßanschluss 21 ist
mit der Leitung verbunden, die mit dem (nicht gezeigten) Kraftstofftank
in Verbindung steht.
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Wenn
das Zwischenventil 70 sich nach oben bewegt, öffnet sich
der Anschluss 44. Dann strömt der Kraftstoff in der Düsenventilsteuerkammer 32 durch
den ersten Verbindungsdurchgang 22 in die Zwischenventilkammer 41.
Darauf läuft
der Kraftstoff durch den Ausstoßdurchgang 20 und
wird aus dem Gehäuse 1 ausgestoßen. Das
verursacht eine Verringerung des Drucks in der Düsenventilsteuerkammer 32.
Der erste Verbindungsdurchgang 22 und der Ausstoßdurchgang 20 entsprechen
dem ersten Ausstoßdurchgang.
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Andererseits
ist der Zwischenventilsteuerdruckausstoßdurchgang 24 nur
in dem Halter 4 ausgebildet und dient als Durchgang zum
Ausstoßen
des Kraftstoffs, der von der Zwischenventilsteuerkammer 42 in
die Steuerventilkammer 51 strömt, aus dem Gehäuse 1.
Der Ausstoßdurchgang 24 ist
konfiguriert, um eine Verbindung mit einer anderen Ventilkammer (beispielsweise
der Zwischenventilkammer 41) in einer Route von dem Anschluss 53 zu
dem zweiten Ausführungsanschluss 25 zu
vermeiden, der in dem Halter 4 ausgebildet ist. Der zweite
Ausstoßanschluss 25 ist
mit der Leitung verbunden, die mit dem (nicht gezeigten) Kraftstofftank
auf dieselbe Art und Weise wie der erste Ausstoßdurchgang 21 verbunden
ist.
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Zusätzlich sind
der Düsenventilsteuerdruckausstoßdurchgang 20 und
der Zwischenventilsteuerdruckausstoßdurchgang 24 unabhängig axial
an einem Querschnitt ausgebildet, der den Solenoid 80 schneidet.
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Die
Leitungen, die mit den ersten und zweiten Ausstoßanschlüssen 21, 25 verbunden
sind, können
auf halbem Weg vereinigt werden oder können getrennt mit dem Kraftstofftank
verbunden sein.
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Wenn
das Steuerventil 81 sich nach oben bewegt, öffnet sich
der Anschluss 53. Dann strömt der Kraftstoff in der Zwischenventilsteuerkammer 42 durch
den zweiten Verbindungsdurchgang 26 in die Steuerventilkammer 51.
Darauf tritt der Kraftstoff durch den Ausstoßdurchgang 24 und
wird aus dem Gehäuse 1 ausgestoßen. Das
verursacht eine Verringerung des Drucks in der Zwischenventilsteuerkammer 42.
Der zweite Verbindungsdurchgang 26 und der Ausstoßdurchgang 24 entsprechen
dem zweiten Ausstoßdurchgang.
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Als
nächstes
wird eine Anordnung der vertikalen Bohrung 50, des Düsenventilsteuerdruckausstoßdurchgangs 20,
des Zwischenventilsteuerdruckausstoßdurchgangs 24 bzw.
des Hochdruckdurchgangs 10, die in dem Halter 4 ausgebildet
sind, unter Bezugnahme auf die 1 und 2 erklärt.
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Wie
gezeigt ist, erstreckt sich der Hochdruckdurchgang 10 durch
den Halter 4, den Ventilkörper 5, das Distanzstück 6 und
den Düsenkörper 7.
Genauer gesagt stoßen
die Endflächen
des Halters 4, des Ventilkörpers 5, des Distanzstücks 6 und
des Düsenkörpers 7 aneinander
an, sodass Öffnungsabschnitte der
Durchgänge
für den
Hochdruckkraftstoff, die an den vorstehend genannten Bauteilen ausgebildet sind,
ausgerichtet werden, um dadurch den Hochdruckgang 10 zu
bilden.
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Zum
Verringern der Menge des Hochdruckkraftstoffs, der aus den Zwischenräumen zwischen den
jeweiligen Bauteilen tritt, gibt es einen gewissen Grad von Bereichen,
an denen die Endflächen
der Bauteile anstoßen,
an dem Umfang zu dem Öffnungsabschnitt 106 des
Hochdruckdurchgangs 10 an jeder der Endflächen der
Bauteile. Wie in 2 gezeigt ist, sind ein Öffnungsabschnitt 102 der
vertikalen Bohrung 50 zum Aufnehmen des Steuerventils 81,
ein Öffnungsabschnitt 104 des
Düsenventilsteuerdruckausstoßdurchgangs 20,
ein Öffnungsabschnitt 105 des
Zwischenventilsteuerdruckausstoßdurchgangs 24 und
ein Öffnungsabschnitt 106 des Hochdruckdurchgangs 10 an
der unteren Endfläche 100 des
Halters 4 ausgebildet. Eine Vielzahl von verschiedenartigen Öffnungsabschnitten
wird somit an der unteren Endfläche 100 des
Halters 4 ausgebildet. Daher kann es schwierig sein, den
Bereich in dem Umfang des Öffnungsabschnitts 106 des
Hochdruckdurchgangs 10 zum Verhindern des Austritts zu
erzeugen.
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Wie
in 2 gezeigt ist, hat der Öffnungsabschnitt 102 der
vertikalen Bohrung 50 eine Mittelachse 103, die
mit der Mittelachse 101 des Halters 4 unausgerichtet
ist. Insbesondere ist in 2 die Mittelachse 103 der
vertikalen Bohrung 50 von der Mittelachse 101 des
Halters 4 um einen vorbestimmten Abstand L0 beabstandet.
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Ebenso
ist der Öffnungsabschnitt 106 des Hochdruckdurchgangs 10 mit
der Mittelachse 103 und der Mittelachse 106 ausgerichtet,
sodass sie jeweils im Wesentlichen an der Linie L liegen, die eine gestrichelte
Linie in 2 ist.
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Wie
gezeigt ist, ist der Abstand von einer Innenwand der vertikalen
Bohrung 50 zu einer Außenwand
des Halters 4 entlang dem Abstand L1 maximiert. Somit ist
der Hochdruckdurchgang 10 so ausgebildet, dass die Mitte 107 des Öffnungsabschnitts 106 entlang
dieser Linie L positioniert ist. Daher ist es möglich, die größte Fläche in dem
Umfang des Öffnungsabschnitts 106 des
Hochdruckdurchgangs 10 zu erzeugen. Anders gesagt ist die
Wanddicke, die den Hochdruckdurchgang 10 umgeht maximal.
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Der Öffnungsabschnitt 104 des
Düsenventilsteuerdruckausstoßdurchgangs 20 ist
oberhalb der Linie L ausgebildet und der Öffnungsabschnitt 105 des
Zwischenventilsteuerdruckausstoßdurchgangs 24 ist
unter der Linie L ausgebildet. Ferner sind die Öffnungsabschnitte 104 und 105 symmetrisch
um die Linie L ausgebildet. Demgemäß ist es möglich, eine Abweichung des
Flächendrucks
in der Umgebung des Öffnungsabschnitts 106 des
Hochdruckdurchgangs 10 zu verringern.
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Als
nächstes
wird ein Betrieb und die Wirkung des Kraftstoffeinspritzventils
unter Bezugnahme auf die 3A–3H erklärt.
Das Zeitdiagramm in den 3A–3H zeigt einen Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils,
wenn die Brennkraftmaschine in einem vorbestimmten Betriebszustand
(beispielsweise einem Hochlastbetriebszustand) läuft.
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3A zweigt einen Energiezufuhrzustand zu
dem Solenoid 80. 3B zeigt
eine Änderung
des Hubbetrags des Steuerventils 81 beim Steuern der Energiezufuhr
zu dem Solenoid 80. 3C zeigt
einen Druckzustand in der Zwischenventilsteuerkammer 42. 3D zeigt eine Änderung des Hubbetrages des
Zwischenventils 70, der sich mit dem Druckzustand der Zwischenventilsteuerkammer 42 ändert. 3E zeigt einen Druckzustand in der Düsenventilsteuerkammer 32. 3F zeigt einen Druckzustand in der Steuerventilkammer 51. 3G zeigt eine Änderung des Hubbetrags des
Düsenventils 60,
der sich mit dem Druckzustand der Düsenventilsteuerkammer 32 ändert. 3H zeigt eine Änderung der Kraftstoffeinspritzrate
des Kraftstoffs, der von dem Kraftstoffeinspritzventil eingespritzt
wird.
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Wenn
ein Strom zu der Spule des Solenoids 80 zum Zeitpunkt t1
zugeführt
wird, zieht der Solenoid 80 den Ankerabschnitt 82 an
und beginnt das Steuerventil 81 sich nach oben zu bewegen
(siehe 3A und 3B).
Da der Ventilkörperabschnitt 83 von der
Sitzfläche 52 abgehoben
wird und sich der Anschluss 52 öffnet, kehrt dann der Hochdruckkraftstoff in
der Zwischenventilsteuerkammer 42 zurück zu dem Kraftstofftank durch
den zweiten Verbindungsdurchgang 26, durch die Steuerventilkammer 51 und durch
den Zwischenventilsteuerdruckausstoßdurchgang 24. Dann
wird der Druck in der Zwischenventilsteuerkammer 42 abgesenkt
(siehe 3C). An diesem Punkt steigt
der Druck in der Steuerventilkammer 51 an, da der Hochdruckkraftstoff
in der Zwischenventilsteuerkammer 42 durch den zweiten
Verbindungsdurchgang 26 in die Steuerventilkammer 51 strömt (siehe 3F).
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Wenn
der Druck in der Zwischenventilsteuerkammer 42 auf den
Ventilöffnungsdruck
zum Zeitpunkt t2 verringert wird, beginnt das Steuerventil 81 sich
nach oben zu bewegen (siehe 3A und 3B). Dann wird der Ventilkörperabschnitt 75 von
dem Unterseitensitz 46 abgehoben und wird dann an dem Oberseitensitz 45 angesetzt.
Demgemäß wird die Route
einschließlich
des Hochdruckdurchgangs 10, des Hochdruckabzweigdurchgangs 11,
des äußeren kreisförmigen Raums 43,
der Zwischenventilkammer 41 und des ersten Verbindungsdurchgangs 22 zu
der Route einschließlich
des ersten Verbindungsdurchgangs 22, der Zwischenventilkammer 41 und
des Düsenventilsteuerdruckausstoßdurchgangs 20 umgeschaltet.
Der Hochdruckkraftstoff in der Düsenventilsteuerkammer 32 wird
zurück
zu dem Kraftstofftank geführt
und der Druck in der Düsenventilsteuerkammer 32 beginnt
sich zu verringern (siehe 3E).
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Wenn
der Druck in der Düsenventilsteuerkammer 32 auf
einen Ventilöffnungsdruck
zum Zeitpunkt t3 verringert ist, beginnt das Düsenventil 60 sich
nach oben zu bewegen und wird Kraftstoff aus der Düse 28 eingespritzt
(siehe 3G und 3H).
-
Wenn
der der Spule des Solenoids 80 zugeführte Strom zum Zeitpunkt t4
angehalten wird, beginnt das Steuerventil 81 sich nach
unten durch die Vorspannkraft der dritten Feder 84 zu bewegen
(siehe 3A und 3B).
Da der Ventilkörperabschnitt 83 an
der Sitzfläche 52 angesetzt
wird, um den Anschluss 53 zu schließen, strömt der Hochdruckkraftstoff
dann in die Zwischenventilsteuerkammer 42 in einer Route
von dem Hochdruckabzweigdurchgang 11, dem äußeren kreisförmigen Raum 43 und
dem Verbindungsdurchgang 71. Dann steigt der Druck in der
Zwischenventilsteuerkammer 42 an. An diesem Punkt verringert
sich der Druck in der Steuerventilkammer 51 graduell, da
die Einströmung
des Hochdruckkraftstoffs anhält
(siehe 3F).
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Wenn
der Druck in der Zwischenventilsteuerkammer 42 auf den
Ventilschließdruck
zum Zeitpunkt zum Zeitpunkt t5 angestiegen ist, beginnt das Zwischenventil 70 sich
nach unten zu bewegen (siehe 3C und 3D). Dann wird der Ventilkörperabschnitt 75 von
dem Oberseitensitz 45 abgehoben und wird dann auf den Unterseitensitz 46 angesetzt.
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Anders
gesagt wird zum Zeitpunkt t6 die Route einschließlich des ersten Verbindungsdurchgangs 22,
der Zwischenventilkammer 41 und des Düsenventilsteuerdruckausstoßdurchgangs 20 zu der
Route einschließlich
des Hochdruckdurchgangs 10, des Hochdruckabzweigdurchgangs 11,
des äußeren kreisförmigen Raums 43,
der Zwischenventilkammer 41 und des ersten Verbindungsdurchgangs 22 umgeschaltet.
Der Hochdruckkraftstoff in dem Hochdruckdurchgang 10 strömt in die
Düsenventilsteuerkammer 32 und
der Druck in der Düsenventilsteuerkammer 32 beginnt
anzusteigen (siehe 3E).
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Wenn
der Druck in der Düsenventilsteuerkammer 32 auf
einen Ventilschließdruck
zum Zeitpunkt t7 ansteigt, beginnt das Düsenventil 60 sich nach
unten zu bewegen und beginnt die Kraftstoffeinspritzrate sich zu
verringern. Wenn die Spitze des Düsenventils 60 an dem
Sitz 33 zum Zeitpunkt t8 angesetzt wird, hält die Einspritzung
des Kraftstoffs aus der Düse 28 an
(siehe 3G und 3H).
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Als
nächstes
wird ein Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils der vorherigen Anmeldung
des Anmelders (insbesondere der japanischen Patentanmeldung Nr.
2005-67272) erklärt.
Bauteilen die dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ähnlich sind,
werden mit Namen und Zeichen erklärt, die identisch mit denjenigen
des vorliegenden Ausführungsbeispiels
sind. Der Aufbau des Kraftstoffeinspritzventils der vorherigen Anmeldung
unterscheidet sich dahingehend, dass der Düsenventilsteuerdruckausstoßdurchgang 20 mit
der Steuerventilkammer 51 verbunden ist, von dem Aufbau
des Kraftstoffeinspritzventils in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.
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Wenn
ein Strom auf die Spule des Solenoids 80 zum Zeitpunkt
t1 zugeführt
wird und das Steuerventil 81 beginnt sich nach oben zu
bewegen, wird der Druck in der Zwischenventilsteuerkammer 42 verringert.
Wenn der Druck in der Zwischenventilsteuerkammer 42 auf
den Ventilöffnungsdruck
verringert wird, bewegt sich das Zwischenventil 70 nach oben.
Dann wird der Druck in der Zwischenventilsteuerkammer 42 verringert,
um dadurch das Zwischenventil 70 nach oben zu bewegen.
Der Kraftstoff wird aus der Düse 28 eingespritzt.
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Zur
Zeit, wenn der Kraftstoff aus der Düse 28 eingespritzt
wird, strömt
der Kraftstoff in der Zwischenventilsteuerkammer 42 durch
den zweiten Verbindungsdurchgang 26 in die Steuerventilkammer 51 und
weitergehend strömt
der Kraftstoff in der Düsenventilsteuerkammer 32 durch
den Düsenventilsteuerdruckausstoßdurchgang 20 in
die Steuerventilkammer 51. Daher ist, wie durch eine gestrichelte
Linie in 3F gezeigt ist, der Druck
in der Steuerventilkammer 51 um den Druck ΔP höher als
im Zustand im vorliegenden Ausführungsbeispiel.
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Wenn
der zu der Spule des Solenoids 80 zugeführte Strom in diesem Zustand
angehalten wird, beginnt das Steuerventil 81 sich durch
die Vorspannkraft der dritten Feder 84 ähnlich wie das vorliegende Ausführungsbeispiel
zu schließen
(siehe Zeitpunkt t4). Die Schließcharakteristiken des Steuerventils 81 (insbesondere
die Zeit, bis der Ventilkörperabschnitt 83 an
der Sitzfläche 52 angesetzt
ist) hängt
von einer Beziehung zwischen Vorspannkräften der dritten Feder 84 und
Drücken
in der Steuerventilkamme 51 ab. Wenn der Druck in der Steuerventilkammer 51 größer wird,
steigt die Kraft, die den Schließbetrieb des Steuerventils 81 blockiert,
an, um dadurch die zeit zu verlängern,
bis sich das Ventil 51 schließt. Das verringert die Ventilschließcharakteristiken.
Der Grad der Verschlechterung der Ventilschließcharakteristiken wird erkennbarer,
wenn der Unterschied zwischen der Vorspannkraft der dritten Feder 84 und
der Kraft, die den Ventilschließbetrieb
blockiert, sich verringert.
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Wie
in 3F gezeigt ist, ist der Druck in
der Steuerventilkammer 51 der vorherigen Anmeldung größer als
derjenige des vorliegenden Ausführungsbeispiels
um den Druck ΔP.
Ebenso wird, wie in 3B gezeigt ist,
die Zeit zum Ansetzen des Steuerventils 81 um eine Zeit ΔT im Vergleich
mit dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
verzögert.
Ferner wird, wie in 3C gezeigt ist,
die Zeit, bis der Druck in der Zwischenventilsteuerkammer 42 den
Ventilschließdruck
erreicht, auf die Zeit t5' verzögert. Durch diese
Verzögerung
wird die Zeit, zu der sich das Zwischenventil 70 an dem
Unterseitensitz 46 ansetzt, ebenso verzögert (siehe 3D).
Ferner wird die Zeit, bis der Druck in der Düsenventilsteuerkammer 32 den
Ventilschließdruck
erreicht, zu der Zeit t7' verzögert (siehe 4E). Als Folge wird die Zeit, in der sich
das Düsenventil 60 an
dem Sitz 33 ansetzt, zu der Zeit t8' verzögert (siehe 3G und 3H).
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Die
Verschlechterung der Schließcharakteristiken
des Steuerventils 81 kann durch Vergrößern der Vorspannkraft der
dritten Feder 84 gelöst
werden. Jedoch ist eine Abmessung des Gehäuses 1 des Kraftstoffeinspritzventils,
das die Feder 84 aufnimmt, durch eine Abmessung der Brennkraftmaschine
begrenzt. Somit kann die Abmessung der dritten Feder 84 nicht
beträchtlich
vergrößert werden.
Wenn die Abmessung der dritten Feder 84 vergrößert wird,
wird vorausgesetzt, dass das Gehäuse 1 darin
das Solenoidventil 80 aufnimmt, das die Zugkraft erzeugt,
die die Vorspannkraft der vergrößerten Feder 84 übersteigt.
Demgemäß wird die
Abmessung der dritten Feder 84 gemäß dieser Betrachtung definiert.
Als Folge wird die obere Grenze der Abmessung der dritten Feder 84 (insbesondere
ihre Vorspannkraft) durch die Abmessung des Gehäuses 1 bestimmt.
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Wenn
die Last der Brennkraftmaschine vergrößert wird, wird der Kraftstoffeinspritzdruck
vergrößert, was
einen Anstieg des Drucks in der Common-Rail verursacht. Als Folge
werden die Drücke
in der Düsenventilsteuerkammer 32 und
der Zwischenventilsteuerkammer 42 ebenso erhöht. Da somit
die Vorspannkraft der dritten Feder 84 durch die Abmessung
des Gehäuses 1 bestimmt
wird, wird, wenn die Last der Brennkraftmaschine ansteigt, eine
Differenz zwischen der Kraft, die das Steuerventil 81 in
die Schließrichtung
vorspannt und der Kraft, die das Steuerventil 81 in die Öffnungsrichtung
vorspannt, klein, was die Schließcharakteristiken des Steuerventils 81 verringert.
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Somit
wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel,
da das Kraftstoffeinspritzventil des vorliegenden Ausführungsbeispiels
derart aufgebaut ist, das der Düsenventilsteuerdruckausstoßdurchgang 20 die
Steuerventilkammer 51 umgeht (insbesondere da der Düsenventilsteuerdruckausstoßdurchgang 20 nicht
mit der Steuerventilkammer 51 verbunden ist, der Druck
in der Steuerventilkammer 51, wenn eine gewisse Lastbedingung
vorliegt, kleiner in Vergleich mit demjenigen in der Steuerventilkammer 51 bei
den Kraftstoffeinspritzventil der vorherigen Anmeldung (siehe 3F). Daher ist, wenn die Stromzufuhr zu
dem Solenoid 80 angehalten wird, und das Steuerventil 81 geschlossen
wird, die Kraft, die den Schließbetrieb
des Steuerventils 81 blockiert, kleiner im Vergleich mit
derjenigen der vorherigen Anmeldung, was somit eine Differenz zu
der Vorspannkraft der dritten Feder 84 vergrößert. Demgemäß kann eine
Verschlechterung der Schließcharakteristiken
des Steuerventils 81 begrenzt werden.
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Die
Wirkung eines Kraftstoffeinspritzventils, auf das das vorliegende
Ausführungsbeispiel
angewendet ist, wird im Detail im Vergleich mit einem Kraftstoffeinspritzventil
der vorherigen Anmeldung erklärt.
Ein Fall, in welchem der Druck in der Hochdruckdurchgang 10 von
150 bis 250 MPa beträgt, nämlich der
Common-Rail-Druck 150 bis 250 MPa beträgt, wenn das Steuerventil 81 und
das Zwischenventil 70 geschlossen sind, betragen die Drücke in dem
Anschluss 44, den Düsenventilsteuerdruckausstoßdurchgang 20,
dem Zwischenventilsteuerdruckausstoßdurchgang 24 und
der Steuerventilkammer 51, die mit der Niederdruckquelle
in Verbindung steht, von 0,1 bis 0,3 MPa als absoluter Druck.
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Das
Einspritzventil der vorherigen Anmeldung der Düsenventilsteuerdruckausstoßdurchgang 20 so
aufgebaut, dass er mit der Steuerventilkammer 51 verbunden
ist, und beträgt
der Druckspitzenwert in der Steuerventilkammer 51, wenn
das Steuerventil 81 und das Zwischenventil 79 geöffnet werden,
das Zehnfache eines absoluten Drucks von 0,1 bis 0,3 MPa. Dagegen
kann in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel,
da der Düsenventilsteuerdruckausstoßdurchgang 20 nicht
mit der Steuerventilkammer 51 verbunden ist und unabhängig von
dem Zwischenventilsteuerdruckausstoßdurchgang 24 ausgebildet
ist, der Druckspitzenwert in der Steuerventilkammer 51,
wenn das Steuerventil 81 und das Zwischenventil 79 geöffnet werden,
bei ungefähr dem
Zweifachen des absoluten Drucks von 0,1 bis 0,3 MPa bleiben.
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Wie
vorstehend beschrieben ist, kann das vorliegende Ausführungsbeispiel
den Druckspitzenwert der Steuerventilkammer 51 extrem klein
verringern, wenn das Steuerventil 81 und das Zwischenventil 70 geöffnet werden,
im Vergleich mit der vorherigen Anmeldung. Das bedeutet, dass die
Kraft, die den Schließbetrieb
des Steuerventils 81 blockiert, kleiner als bei der vorherigen
Anmeldung gemacht werden kann. Demgemäß kann das vorliegende Ausführungsbeispiel
eine Verschlechterung der Schließcharakteristiken des Steuerventils
im Vergleich mit der vorherigen Anmeldung begrenzen.
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Wie
angegeben ist, ist das Kraftstoffeinspritzventil des vorliegenden
Ausführungsbeispiels so
aufgebaut, dass der Zwischenventilsteuerdruckausstoßdurchgang 24 die
Zwischenventilkammer 41 umgeht. Anders gesagt ist der Zwischenventilsteuerdruckausstoßdurchgang 24 nicht
mit der Zwischenventilkammer 41 verbunden. Daher ist der
Druck in der Zwischenventilkammer 41 der Gleiche wie der
in der Steuerventilkammer 51 und ist im Vergleich mit demjenigen
in der Zwischenventilkammer 41 in dem Kraftstoffeinspritzventil
der vorherigen Anmeldung kleiner. Demgemäß wird eine Verschlechterung
der Schließcharakteristiken
des Zwischenventils 81 verringert.
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Bei
dem herkömmlichen
Kraftstoffeinspritzventil, bei dem die Kammern entsprechend der
Steuerventilkammer, der Zwischenventilsteuerkammer, der Zwischenventilkammer
und der Düsenventilsteuerkammer
bei dem Kraftstoffeinspritzventil des vorliegenden Ausführungsbeispiels
axial in dem Gehäuse ausgerichtet
sind, sind die Steuerventilkammer und die Zwischenventilkammer mit
einer relativ kurzen Länge
verbunden. Zusätzlich
erfordert die relativ kurze Länge
dieser Verbindung typischerweise ein verringertes Volumen des Durchgangs.
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Wenn
die Steuerventilkammer somit in Verbindung mit der Zwischenventilkammer
steht, kann die Übertragungsstärke des Schwankungsdrucks von
einer Ventilkammer zu der anderen Ventilkammer den Betrieb des Ventils
in jeder Ventilkammer aufgrund der Verbindungslänge oder des Durchgangsvolumens
beeinträchtigen.
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Andererseits
sind bei dem Kraftstoffeinspritzventil des vorliegenden Ausführungsbeispiels
die Steuerventilkammer 51, die Zwischenventilsteuerkammer 42,
die Zwischenventilkammer 41 und die Düsenventilsteuerkammer 32 axial
in dem Gehäuse 1 ausgerichtet.
Ebenso sind der Düsenventilsteuerdruckausstoßdurchgang 20 und
der Zwischenventilsteuerdruckausstoßdurchgang 24 unabhängig angeordnet.
Daher kann das Kraftstoffeinspritzventil des vorliegenden Ausführungsbeispiels
die Länge
und die Volumina der Durchgänge
(beispielsweise den Ausstoßdurchgang 20 und
den Ausstoßdurchgang 24),
die in Verbindung mit der Steuerventilkammer 51 und der
Zwischenventilkammer 41 stehen, im Vergleich mit dem herkömmlichen
Kraftstoffeinspritzventil vergrößern. Somit
kann das Kraftstoffeinspritzventil des vorliegenden Ausführungsbeispiels
die Verschlechterung der Schließcharakteristiken
der Ventile 81, 70 verringern, die in den jeweiligen
Ventilkammer 51, 41 enthalten sind.
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Zusätzlich kann
das Kraftstoffeinspritzventil in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
die Zeit zwischen dem Anhalten des Stroms zu dem Solenoid 80 und
dem Schließen
des Düsenventils 60 in
Vergleich mit dem Kraftstoffeinspritzventil der vorherigen Anmeldung
verringern. Daher kann die Einspritzzeit verkürzt werden, um dadurch die
Steuercharakteristiken für
eine extrem kleine Einspritzmenge zu verbessern. Ferner kann das
Zeitintervall von Einspritzung zu Einspritzung verringert werden,
um dadurch die Einspritzsteuercharakteristiken für eine Mehrfacheinspritzung
zu verbessern.
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Darüber hinaus
kann das Einspritzventil in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
die Kraft, die dem Schließbetrieb
des Steuerventils 81 entgegensteht, im Vergleich mit dem
Kraftstoffeinspritzventil in der vorherigen Anmeldung verringern.
Daher kann die Kraft der dritten Feder 84 (insbesondere
die Abmessung der dritten Feder 84) verringert werden. Ebenso
kann die Abmessung des Gehäuses 1 verringert
werden, um dadurch eine einfachere Montage an der Brennkraftmaschine
zu gestatten.
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In
den in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Ausstoßdurchgangsadapter 90 vorgesehen.
Der Adapter 90 ist mit dem Halterabschnitt 2 gekoppelt
und deckt die ersten und zweiten Ausstoßanschlüsse 21, 22 ab.
Der im Wesentlichen säulenförmige Ausstoßdurchgangsadapter 90 weist
einen Durchgang 91 auf, der an einem Ende ausgebildet ist,
der zu den ersten und zweiten Ausstoßanschlüssen 21, 25 weist.
Kraftstoff, der aus jedem Anschluss 21, 25 ausgestoßen wird,
wird in dem Durchgang 91 vereinigt. Ein Ausstoßdurchgang 92,
der mit dem entgegengesetzten Ende des Durchgangs 91 in
Verbindung steht, ist bei dem Ausstoßdurchgangsadapter 90 vorgesehen.
Der Ausstoßdurchgang 92 hat
einen kleineren Durchmesser als der Durchgang 91 und ist mit
einer Leitung verbunden, die mit dem (nicht gezeigten) Kraftstofftank
in Verbindung steht. Der Adapter 90 ist in den Halteabschnitt 2 beispielsweise durch Gewinde
verschraubt, die an den Innenwänden
des konkaven Abschnitts 91 und einer äußeren Fläche des Halteabschnitts 2 ausgebildet
sind. Der Adapter 90 kann einfach mit dem Kraftstofftank
verbunden werden, da nur der eine Ausstoßdurchgang 92 mit dem
Kraftstofftankfluid gekoppelt zu werden braucht.
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Unter
Bezugnahme auf 5 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel
des Kraftstoffeinspritzventils dargestellt. Bauteile, die denjenigen
von den 1 bis 4 ähnlich sind,
werden mit ähnlichen
Namen und Nummerierungen bezeichnet.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
vereinigt sich der Düsenventilsteuerdruckausstoßdurchgang 20 an einem
Vereinigungspunkt 29 mit dem Zwischenventilsteuerdruckausstoßdurchgang 24.
Der Vereinigungspunkt 29 ist stromabwärts von der Steuerventilkammer 51 positioniert.
Der Vereinigungspunkt 29 ist an einer Lage vorgesehen,
sodass Drücke
der Kraftstoffe, die in den Ausstoßdurchgängen 20, 24 strömen, sich
einander nicht bedeutend beeinflussen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel
ist der Vereinigungspunkt 29 an einem oberen Ende des Halters 4 und
oberhalb von dem Solenoid 80 vorgesehen. Da die Kraftstoffströmungen der
Durchgänge 20, 24 vereinigt
werden, kann die Kopplung des Kraftstoffeinspritzventils mit dem
Kraftstofftank relativ einfach gemacht werden.
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Ebenso
ist in dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel
eine Volumenkammer 110 stromaufwärts von dem Vereinigungspunkt 29 und
stromabwärts
von dem Zwischenventilsteuerdruckausstoßdurchgang 24 vorgesehen.
Die Volumenkammer 110 hat einen größeren Durchmesser als ein Strömungsdurchmesser
des Ausstoßdurchgangs 24.
Es ist erkennbar, dass die Volumenkammer 110 auf halbem
Weg entlang dem Düsenventilsteuerdruckausstoßdurchgang 20 anstelle
der Volumenkammer 110 des Durchgangs 24 vorgesehen
werden kann. Mit dieser Anordnung beeinflusst der Druck des Kraftstoffs
in einem Ausstoßdurchgang 20, 24 denjenigen des
anderen Ausstoßdurchgangs 24, 20 weniger.
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Zusätzlich ist
in dem gezeigten Ausführungsbeispiel
die Drossel 111 stromabwärts von der Volumenkammer 110 entlang
dem Zwischenventilsteuerdruckausstoßdurchgang 24 vorgesehen.
Die Drossel 110 hat einen kleineren Durchmesser als der
Strömungsdurchmesser
des Ausstoßdurchgangs 24.
Es ist erkennbar, dass die Drossel 110 entlang dem Düsenventilsteuerdruckausstoßdurchgang 20 vorgesehen
werden kann. Zusätzlich
kann die Drossel 111 an einem Einlass oder einem Auslass
der Volumenkammer 110 vorgesehen werden.
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Wenn
ferner die Ausstoßdurchgänge 20, 24 an
dem oberen Ende des Halters 4 vereinigt werden, können die
Ausstoßdurchgänge 20, 24 relativ
nah aneinander an der unteren Endfläche des Halters 4 vorgesehen
werden, wie in 6 gezeigt. 6 entspricht 2 und
ist eine Draufsicht der unteren Endfläche des Halters 4.
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Eine
Anordnung der vertikalen Bohrung 50 und des Hochdruckdurchgangs 10 ist
identisch mit derjenigen von 2 und hier
wird die Erklärung
davon weggelassen.
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Jedoch
sind, wie in 6 gezeigt ist, die Öffnungsabschnitte 104 und 105 oberhalb
der Linie L gelegen, auf die weiter oben unter Bezugnahme auf 2 hingewiesen
ist. Daher wird es, wenn die Ausstoßdurchgänge 20, 24 vereinigt
werden, einfacher, die Ausstoßdurchgänge 20, 24 innerhalb
des Halters 4 anzuordnen. Es ist erkennbar, dass die Ausstoßdurchgänge 20, 24 unterhalb
der Linie L vorgesehen werden können.
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Bei
dem Kraftstoffeinspritzventil gemäß den vorstehend angegebenen
Ausführungsbeispielen sind
das Düsenventil 60,
das Zwischenventil 70 und das Steuerventil 81 axial
in dem Gehäuse 1 ausgerichtet.
Ebenso sind der Düsenventilsteuerdruckausstoßdurchgang 20 und
der Zwischenventilsteuerdruckausstoßdurchgang 24 unabhängig in
die axiale Richtung an einem Querschnitt ausgebildet, der den Solenoid 80 oder
das Steuerventil 81 schneidet. Daher kann, auch wenn die
Ausstoßdurchgänge 20, 24 in
dem Gehäuse 1 vereinigt
werden (beispielsweise das Ausführungsbeispiel
von 5), die Länge
derart sichergestellt werden, dass die Drücke der Kraftstoffe, die in
den Ausstoßdurchgängen 20, 24 strömen, einander
nicht bedeutend beeinflussen. Als Folge ist es möglich, eine Verschlechterung
der Schließcharakteristiken
des Zwischenventils 70 und des Steuerventils 81 zu
verringern.
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Während nur
die ausgewählten
bevorzugten Ausführungsbeispiele
zum Darstellen der vorliegenden Erfindung ausgewählt wurden, ist es für den Fachmann
ausgehend von dieser Offenbarung offensichtlich, dass verschiedenartige Änderungen
und Abwandlungen daran ohne Abweichen von dem Grundgedanken der
Erfindung vorgenommen werden können,
wie in den beigefügten
Ansprüchen
definiert ist. Ferner ist die vorausgehende Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsbeispiele
gemäß der vorliegenden
Erfindung nur zur Darstellung und nicht zum Zweck der Beschränkung der
Erfindung vorgesehen, die durch die beigefügten Ansprüche und ihre Äquivalente
definiert ist.
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Somit
ist das Kraftstoffeinspritzventil 1 mit einer Düse 28, einem
Düsenventil 60 zum Öffnen der Düse 28 und
einer Düsenventilsteuerkammer 32 zum Aufbringen
eines Drucks auf das Düsenventil 60 zum Schließen der
Düse 28 offenbart.
Das Ventil weist ebenso eine Zwischenventilkammer 41 mit
einem Zwischenventil 70 und eine Zwischenkammer 42 zum
Aufbringen eines Drucks auf das Zwischenventil 70 zum Schließen einer
Verbindung zwischen der Düsenventilsteuerkammer 32 und
der Niederdruckquelle auf. Das Ventil weist ebenso eine Steuerventilkammer 51 mit
einem Steuerventil 81 zum öffnen einer Verbindung zwischen
der Zwischenkammer 42 und der Niederdruckquelle auf. Ein
erster Ausstoßdurchgang 20, 22 ist
zum Ausstoßen
von Kraftstoff in der Düsenventilsteuerkammer 32 zu
der Niederdruckquelle vorgesehen und ein zweiter Ausstoßdurchgang 24, 26 ist
zum Ausstoßen
von Kraftstoff in der Zwischenventilsteuerkammer 42 zu
der Niederdruckquelle vorgesehen. Die ersten und zweiten Ausstoßdurchgänge 20, 22, 24, 26 sind
unabhängig voneinander.