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Die
Erfindung betrifft eine Einspritzeinrichtung, die Kraftstoff aus
einer vorbestimmten Kraftstoffversorgungsquelle aufnimmt und den
Kraftstoff in eine Maschine einspritzt.
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Herkömmlicherweise
ist eine Einspritzeinrichtung in einer Maschine mit Kraftstoffdirekteinspritzung
angeordnet, wie beispielsweise einer Dieselmaschine, und dient dem
Aufnehmen von Hochdruckkraftstoff aus einer Kraftstoffversorgungsquelle,
wie beispielsweise einem Common Rail, und einem direkten Einspritzen
und Zuführen von Kraftstoff in einen Zylinder. Die Einspritzeinrichtung
hat eine Nadel, eine Düsenkammer und eine Gegendruckkammer. Die
Nadel öffnet oder schließt eine Düsenöffnung,
die bei einem Endabschnitt der Einspritzeinrichtung ausgebildet
ist. Kraftstoff, der auf die Nadel einen Druck in eine Richtung
(Ventilöffnungsrichtung) aufbringt, in der die Düsenöffnung
geöffnet wird, strömt in die Düsenkammer
ein und aus dieser heraus. Kraftstoff, der auf die Nadel einen Druck
in einer Richtung (Ventilschließrichtung) aufbringt, in
der die Düsenöffnung geschlossen wird, strömt
in die Gegendruckkammer ein und aus dieser heraus. Wenn bei der
Einspritzeinrichtung Kraftstoff aus der Gegendruckkammer ausströmt,
um den Druck in der Gegendruckkammer zu verringern, wird die Nadel
angehoben, um die Düsenöffnung zu öffnen,
und dadurch wird Kraftstoff durch die Düsenöffnung
eingespritzt. In letzter Zeit nimmt der Kraftstoffeinspritzdruck
der Einspritzeinrichtung in großem Maße zu, um
die Verbrennungseffizienz durch weiteres Zerstäuben eines
Sprühnebels von Kraftstoff zu verbessern, der von der Einspritzeinrichtung
eingespritzt wird. Der Kraftstoffeinspritzdruck wird nicht nur durch
Erhöhen des Zuführdrucks des Kraftstoffs in der
Kraftstoffversorgungsquelle, sondern auch durch Anordnen eines Druckverstärkungsmechanismus
in der Einspritzeinrichtung aktiv erhöht.
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Der
Druckverstärkungsmechanismus hat einen Druckverstärkungskolben
mit einer Druckverstärkungsfläche und einer druckverstärkenden
Fläche. Kraftstoff als ein Druckverstärkungsmedium bringt
einen Druck auf die Druckverstärkungsfläche auf.
Die druckverstärkende Fläche bringt einen Druck auf
einen Kraftstoff auf, der druckverstärkt wird. Der Druckverstärkungsmechanismus
erhöht einen Druck eines Kraftstoffs entsprechend einem
Flächenverhältnis zwischen der Druckverstärkungsfläche
und der druckverstärkenden Fläche. Dann strömt
der druckverstärkte Kraftstoff in die Düsenkammer,
um auf die Nadel einen Druck in der Ventilöffnungsrichtung
aufzubringen, wodurch die Nadel angehoben wird. Folglich wird der
druckverstärkte Kraftstoff durch die geöffnete
Düsenöffnung eingespritzt und zerstäubt.
Ein in der Ventilöffnungsrichtung auf die Nadel aufgebrachter
Kraftstoffdruck entspricht dem Einspritzdruck des Kraftstoffs, der
durch die Düsenöffnung eingespritzt wird.
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Wenn
jedoch der Einspritzdruck höher ist, wird ein stärkerer
Druck in der Ventilöffnungsrichtung auf die Nadel aufgebracht,
wenn sie geöffnet wird. Infolgedessen wird eine Abhebungsgeschwindigkeit der
Nadel schnell gemacht, so dass es schwierig ist, den Nadelhub rasch
zu stoppen und die Nadel abwärts zu einer Düsenöffnungsseite
zu bewegen, wenn eine Düsenlochöffnungsdauer verkürzt
werden muss, wie beispielsweise bei dem Fall einer Mikro-Einspritzung.
Daher, selbst obwohl die Mikro-Einspritzung erforderlich ist, wird
eine größere Menge an Kraftstoff als die Zielmenge
konstant eingespritzt und dadurch kann die Verbrennungseffizienz
verschlechtert werden.
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Infolgedessen
ist beispielsweise in der
JP-A-08-021332 und
der
US-B-6,644,282 ein
Einspritzsystem vorgeschlagen, bei dem eine Kombination eines Rückschlagventils
und eines Drosselventils, die parallel geschaltet sind, in einem Ölhydraulikkreis
angeordnet ist. Die vorstehende Kombination reguliert eine Betätigungsgeschwindigkeit
der Nadel derart, dass die Hubgeschwindigkeit langsam gemacht wird,
wenn die Nadel geöffnet wird, und eine Abwärtsgeschwindigkeit
der Nadel schnell gemacht wird, wenn die Nadel geschlossen wird.
Bei dem in der
JP-A-08-021332 und
der
US-B-6,644,282 offenbarten
Einspritzsystem wird ein Unterschied zwischen einer Kraftstoffeinströmung
in einer Vorwärtsrichtung und einer Kraftstoffausströmung
in einer Rückwärtsrichtung gemacht, indem ein
Strömungsdurchgang, der das Rückschlagventil aufweist,
um zu verhindern, dass Kraftstoff von der Gegendruckkammer in einen
Hochdruckströmungsdurchgang strömt, und um zu
gestatten, dass Kraftstoff aus dem Hochdruckströmungsdurchgang
strömt, und ein Strömungsdurchgang, der das Drosselventil
aufweist, um die Kraftstoffströmung zu begrenzen, parallel
zu einem Kraftstoffströmungsdurchgang zu schalten, der die
Gegendruckkammer und ein Dreiwegeventil verbindet, durch das Kraftstoff
in und aus der Gegendruckkammer strömt.
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Trotzdem
müssen gemäß dem offenbarten Stand der
Technik die zwei Strömungsdurchgänge vorgesehen
werden und müssen die zwei Komponenten separat angeordnet
werden, um zwei Ölhydraulikkreise auszubilden. Folglich
nimmt die Größe des Einspritzsystems zu und es
ist aufgrund seiner Größenbeschränkungen
schwierig, den vorstehenden Aufbau einzustellen.
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Die
Erfindung befasst sich mit den vorstehenden Nachteilen. Daher ist
es eine Aufgabe der Erfindung, eine Kombination eines Rückschlagventils und
eines Drosselventils zum Regulieren einer Betätigungsgeschwindigkeit
einer Nadel zu vereinfachen, und dadurch einen Aufbau eines Ölhydraulikkreises kompakter
zu gestalten.
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Um
die Aufgabe der Erfindung zu lösen, ist eine Einspritzeinrichtung
zum Einspritzen von Kraftstoff vorgesehen, der durch eine Hochdruckkraftstoffquelle
zugeführt wird. Die Einspritzeinrichtung hat eine Düsenöffnung,
eine Nadel, eine Düsenkammer, eine Gegendruckkammer, einen
Kraftstoffströmungsdurchgang und ein Rückschlagventil.
Kraftstoff wird durch die Düsenöffnung eingespritzt.
Die Nadel öffnet oder verschließt die Düsenöffnung.
Die Düsenkammer nimmt die Nadel gleitfähig auf.
Kraftstoff strömt in die Düsenkammer oder aus
dieser heraus, um auf die Nadel entweder einen Druck in einer Richtung,
in der die Düsenöffnung geöffnet wird,
oder in einer Richtung aufzubringen, in der die Düsenöffnung geschlossen
wird. Kraftstoff strömt in die Düsenkammer, um
der Düsenöffnung zugeführt zu werden, während
die Düsenöffnung geöffnet ist. Die Nadel befindet
sich zwischen der Düsenöffnung und der Gegendruckkammer.
Kraftstoff strömt in die Gegendruckkammer oder aus dieser
heraus, um einen Druck jeweils in der Richtung an die Nadel aufzubringen,
in der die Düsenöffnung geschlossen wird, oder in
der Richtung, in der die Düsenöffnung geöffnet wird.
Der Kraftstoffströmungsdurchgang verbindet sowohl die Gegendruckkammer
und die Hochdruckkraftstoffquelle als auch die Gegendruckkammer
und einen Niederdruckströmungsdurchgang, durch den Kraftstoff
zurück in die Hochdruckkraftstoffquelle strömt,
so dass durch den Kraftstoffströmungsdurchgang als einen
gemeinsamen Strömungsdurchgang Kraftstoff von der Hochdruckkraftstoffquelle
in die Gegendruckkammer strömt und Kraftstoff aus der Gegendruckkammer
in den Niederdruckströmungsdurchgang strömt. Das
Rückschlagventil ist in dem Kraftstoffströmungsdurchgang
angeordnet und hat einen Ventilkörper, der einen Sitzspaltströmungsdurchgang
und einen Strömungsdurchgang in dem Ventilkörper
definiert. Der Sitzspaltströmungsdurchgang ermöglicht
nur ein Kraftstoffeinströmen von der Hochdruckkraftstoffquelle
in die Gegendruckkammer durch einen Sitzspalt des Ventilkörpers,
während der Ventilkörper geöffnet ist.
Kraftstoff strömt von der Hochdruckkraftstoffquelle in
die Gegendruckkammer und Kraftstoff strömt aus der Gegendruckkammer
in den Niederdruckströmungsdurchgang durch einen Innenraumabschnitt
des Ventilkörpers entlang dem Strömungsdurchgang
in dem Ventilkörper.
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Die
Erfindung, zusammen mit zusätzlichen Aufgaben, Merkmalen
und Vorteilen von dieser, wird am Besten aus der folgenden Beschreibung,
den beigefügten Ansprüchen und den begleitenden
Zeichnungen verstanden werden, in denen:
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1 ist
eine schematische Ansicht, die einen Aufbau einer Einspritzeinrichtung
und von Kraftstoffströmungsdurchgängen gemäß einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt;
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2A ist
eine Längsschnittansicht, die einen Aufbau eines Rückschlagventils
mit einem Drosselabschnitt gemäß dem Ausführungsbeispiel
darstellt;
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2B ist
eine Querschnittansicht entlang einer Linie IIB-IIB in 2A;
und
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2C ist
eine Querschnittansicht entlang einer Linie IIC-IIC in 2A.
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Eine
Einspritzeinrichtung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung
hat einen Ventilhauptkörper mit einer Nadel, einer Düsenöffnung
und einer Düsenkammer, und eine Gegendruckkammer. Die Düsenöffnung
ist an einem Endabschnitt der Einspritzeinrichtung ausgebildet und
Kraftstoff wird durch die Düsenöffnung eingespritzt.
Die Nadel ist in der Düsenkammer gleitfähig angeordnet
und öffnet oder schließt die Düsenöffnung.
Die Düsenkammer bringt einen Druck in einer Ventilöffnungsrichtung
oder in einer Ventilschließrichtung auf die Nadel auf.
Wenn die Nadel geöffnet ist, strömt Kraftstoff
in die Düsenkammer, um der Düsenöffnung
zugeführt zu werden. Die Nadel befindet sich zwischen der
Düsenöffnung und der Gegendruckkammer. Kraftstoff
strömt aus der Gegendruckkammer und in diese hinein, um
auf die Nadel einen Druck in der Ventilöffnungsrichtung
oder in der Ventilschließrichtung aufzubringen.
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Bei
der Einspritzeinrichtung ist ein Rückschlagventil in einem
Kraftstoffströmungsdurchgang angeordnet, der die Gegendruckkammer
und eine Hochdruckkraftstoffquelle und einen Niederdruckströmungsdurchgang
verbindet, die externe Bereiche der Gegendruckkammer sind. Sie sind
durch den Kraftstoffströmungsdurchgang als einen gemeinsamen
Strömungsdurchgang so verbunden, dass Kraftstoff in die
Gegendruckkammer und aus dieser heraus strömt. Das Rückschlagventil
hat einen Sitzspaltströmungsdurchgang, der nur ein Kraftstoffeinströmen
aus dem externen Bereich in die Gegendruckkammer durch einen Sitzspalt
des Ventilkörpers gestattet, wenn der in dem Rückschlagventil
angeordnete Ventilkörper geöffnet ist, und einen
Strömungsdurchgang in dem Ventilkörper, der den
externen Bereich und die Gegendruckkammer ständig so verbindet,
dass Kraftstoff dazwischen durch den Ventilkörper strömt.
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Ein
Drosselabschnitt zum Begrenzen einer Kraftstoffströmung
ist durch die Schaftmitte (Achse) einer Seite eines externen Bereichs
des Ventilkörpers ausgebildet. Eine Federkammer, die ein
Federbauteil aufnimmt, und durch die Kraftstoff strömt,
ist in Abfolge mit dem Drosselabschnitt ausgebildet. Folglich wird
der Ventilkörper zu der Seite des externen Bereichs hin
gedrängt und wird der Strömungsdurchgang in dem
Ventilkörper ausgebildet. Infolgedessen entspricht eine
Kraftstoffströmungsrichtung durch den Sitzspaltströmungsdurchgang
im Allgemeinen einer Kraftstoffströmungsrichtung durch
den Strömungsdurchgang in dem Ventilkörper, um
einen Kraftstoffströmungsdurchgang auszubilden. Darüber hinaus,
da zwischen einem Kraftstoffeinströmen in und einem Kraftstoffausströmen
aus der Gegendruckkammer geeignet unterschieden wird, wird ein Unterschied
zwischen den Geschwindigkeiten der Druckverminderung der Gegendruckkammer
und der Wiederherstellung von Druck (Druckbeaufschlagung) der Gegendruckkammer
unterschieden, wodurch eine Betätigungsgeschwindigkeit
der Nadel reguliert wird, und ebenfalls ein Aufbau eines Ölhydraulikkreises
vereinfacht und kompakter gestaltet wird.
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In
der nachfolgenden Beschreibung wird eine Düsenseite der
Einspritzeinrichtung als eine Endseite und eine Seite eines Elektromagnetventils der
Einspritzeinrichtung als die andere Endseite bezeichnet.
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(Aufbau des Ausführungsbeispiels)
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Ein
Aufbau der Einspritzeinrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel
wird unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
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Eine
Einspritzeinrichtung 1, eine Kraftstoffzuführpumpe
(nicht gezeigt) zum Druckbeaufschlagen von Kraftstoff, und ein Common
Rail 2 zum Speichern eines Drucks eines Kraftstoffs, der
in der Kraftstoffzuführpumpe druckbeaufschlagt wird, mit
hohen Drücken, bilden ein Druckspeicherkraftstoffeinspritzsystem,
das Kraftstoff in eine Maschine (nicht gezeigt) einspritzt und zuführt.
Die Einspritzeinrichtung 1 ist in der Maschine angeordnet
und spritzt Kraftstoff in jeden Zylinder der Maschine ein.
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Die
Einspritzeinrichtung 1 ist eine Druckverstärkungseinspritzeinrichtung,
die Hochdruckkraftstoff von dem Common Rail 2 empfängt,
das eine Hochdruckkraftstoffquelle ist, und die einen Druck des
aufgenommenen Hochdruckkraftstoffs erhöht, der in den Zylinder
einzuspritzen ist. Die Einspritzeinrichtung 1 hat eine
Düse 3, einen Druckverstärkungsmechanismus 4,
eine elektromagnetisches Ventil 5 und ein Dreiwegeventil 6.
Die Düse 3 spritzt Kraftstoff ein. Der Druckverstärkungsmechanismus 4 erhöht einen
Druck eines Kraftstoffs und führt den Kraftstoff der Düse 3 zu.
Das elektromagnetische Ventil 5 wird als Reaktion auf einen
Befehl von einer vorbestimmten elektronischen Steuerungseinheit
(ECU: nicht gezeigt) geöffnet oder geschlossen. Das Dreiwegeventil 6 schaltet
zwischen einem Strömungsdurchgang zum Betätigen
des Druckverstärkungsmechanismus 4 und einem Strömungsdurchgang
zum Stoppen der Betätigung des Druckverstärkungsmechanismus 4 entsprechend
der Öffnung oder der Schließung des elektromagnetischen
Ventils 5 um. Die Einspritzeinrichtung 1 wird
durch einen Ölhydraulikkreis betätigt, dessen
Druck vermindert wird, indem Kraftstoff als ein Betätigungsmedium
in eine Niederdruckseite in einem externen Bereich abgegeben wird.
Aus diesem Grund ist die Einspritzeinrichtung 1 mit einem Rückführströmungsdurchgang 7 und
einem Rückführströmungsdurchgang 8 verbunden,
die Niederdruckströmungsdurchgänge sind. Bei diesem
Ausführungsbeispiel gibt der externe Bereich Komponenten,
Teile oder Bereiche an, welche andere sind als die Einspritzeinrichtung 1 und
das Common Rail 2, das die Hochdruckkraftstoffquelle ist,
und werden der Rückführströmungsdurchgang 7 und
der Rückführströmungsdurchgang 8,
welche die Niederdruckströmungsdurchgänge sind,
als der externe Bereich bezeichnet.
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Der
Druckverstärkungsmechanismus 4 erhöht
einen Druck eines Kraftstoffs basierend auf dem Pascal'schen Gesetz
und hat einen Druckverstärkungskolben 25, der
Durchmesser in zwei Stufen aufweist (große und kleine Durchmesser
in dieser Folge zu einer Endseite in seiner axialen Richtung hin). Druck
von einem Kraftstoff wird auf eine Druckverstärkungsfläche 26 mit
einem großen Durchmesser aufgebracht und der Druckverstärkungsmechanismus 4 erhöht
einen Druck eines Kraftstoffs durch Aufbringen einer auf dem Druck
basierenden Drängkraft auf einen Kraftstoff durch eine
druckverstärkende Fläche 27 mit einem
kleinen Durchmesser.
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Der
Druckverstärkungskolben 25 hat einen Kolbenabschnitt 28 mit
kleinem Durchmesser auf seiner einen Endseite und einen Kolbenabschnitt 29 mit einem
großen Durchmesser auf seiner anderen Endseite. Eine Endfläche
des Kolbenabschnitts 28 mit kleinem Durchmesser dient als
die druckverstärkende Fläche 27 und die
andere Endfläche des Kolbenabschnitts 29 mit großem
Durchmesser dient als die Druckverstärkungsfläche 26.
Der Druckverstärkungskolben 25 ist in einem Zylinder 31 aufgenommen,
der Durchmesser in zwei Stufen aufweist (einen großen und
einen kleinen Durchmesser in dieser Abfolge zu einer Endseite in
seiner axialen Richtung hin). Ein Abschnitt des Zylinders 31 mit
kleinem Durchmesser an seiner einen Endseite wird als Zylinderabschnitt 32 mit
kleinem Durchmesser bezeichnet und ein Abschnitt des Zylinders 31 an
seiner anderen Endseite mit großem Durchmesser wird als
Zylinderabschnitt 33 mit großem Durchmesser bezeichnet. Eine
Außenumfangsfläche des Kolbenabschnitts 29 mit
großem Durchmesser ist mit einer Innenumfangsfläche
des Zylinderabschnitts 33 mit großem Durchmesser
in Gleitkontakt und eine Außenumfangsfläche des
Kolbenabschnitts 28 mit kleinem Durchmesser ist in Gleitkontakt
mit einer Innenumfangsfläche des Zylinderabschnitts 32 mit
kleinem Durchmesser.
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Eine
druckverstärkende Kammer 16, in die Kraftstoff
einströmt und aus der druckverstärkter Kraftstoff
ausströmt, ist durch den Kolbenabschnitt 28 mit
kleinem Durchmesser ausgebildet, der den Zylinderabschnitt 32 mit
kleinem Durchmesser von seiner anderer Endseite blockiert. Auch
ist eine Druckverstärkungskammer 17, in die und
aus der Kraftstoff als ein Druckverstärkungsmedium strömt,
durch den Kolbenabschnitt 29 mit großem Durchmesser ausgebildet,
der den Zylinderabschnitt 33 von seiner einen Endseite
blockiert.
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Eine
Druckverstärkungsbetätigungskammer 34,
in die und aus der Kraftstoff zum Betätigen der Druckverstärkung
strömt, ist durch den Kolbenabschnitt 29 mit großem
Durchmesser ausgebildet, der den Zylinderabschnitt 33 mit
großem Durchmesser von seiner anderen Endseite versperrt.
Eine Endfläche des Kolbenabschnitts 29 mit großem
Durchmesser dient als eine Druckverstärkungsbetätigungsfläche 35,
an die Druck eines Kraftstoffs in der Druckverstärkungsbetätigungskammer 34 aufgebracht wird.
Ein Flächeninhalt der Druckverstärkungsbetätigungsfläche 35 ist
in etwa der gleiche, wie ein Unterschied zwischen einem Flächeninhalt
der Druckverstärkungsfläche 26 und einem
Flächeninhalt der druckverstärkenden Fläche 27.
Eine Feder 36, die den Druckverstärkungskolben 25 in
Richtung der anderen Endseite hin drängt, ist in der Druckverstärkungsbetätigungskammer 34 aufgenommen.
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Die
Druckverstärkungskammer 17 steht mit dem Common
Rail 2 durch einen Kraftstoffströmungsdurchgang 18 in
Verbindung und empfängt einen Kraftstoff, dessen Druck
in dem Common Rail 2 gespeichert wird, als das Druckverstärkungsmedium. Außerdem
steht die Druckverstärkungskammer 17 mit einem
Kraftstoffströmungsdurchgang 39 des Dreiwegeventils 6 (nachstehend
beschrieben) durch einen Kraftstoffströmungsdurchgang 38 in
Verbindung. Die Druckverstärkungsbetätigungskammer 34 steht
mit einem Kraftstoffströmungsdurchgang 41 des
Dreiwegeventils 6 durch einen Kraftstoffströmungsdurchgang 40 in
Verbindung. Ein Kraftstoffströmungsdurchgang 42,
der von dem Kraftstoffströmungsdurchgang 40 abzweigt,
ist mit der Druckverstärkungskammer 16 verbunden.
Ein Rückschlagventil 43 ist in dem Kraftstoffströmungsdurchgang 42 angeordnet, um
es Kraftstoff nur zu gestatten, in die Druckverstärkungskammer 16 zu
strömen.
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Durch
Verwenden seines vorstehenden Aufbaus erhöht der Druckverstärkungsmechanismus 4 einen
Kraftstoffdruck und stoppt die Druckerhöhung durch eine
Kraftstoffströmung in die und aus der Druckverstärkungsbetätigungskammer 34.
Genauer gesagt, wenn Kraftstoff aus der Druckverstärkungsbetätigungskammer 34 ausströmt,
strömt ein Hochdruckkraftstoff in die Druckverstärkungskammer 17 und
dadurch wird der Druckverstärkungskolben 25 zu
seiner einen Endseite hin versetzt. Folglich wird der Druck von
Kraftstoff in der Druckverstärkungskammer 16 erhöht
und wird der Kraftstoff einer Düsenkammer 12 zugeführt.
Wenn Kraftstoff in die Druckverstärkungsbetätigungskammer 34 strömt, wird
der Druckverstärkungskolben 25 zu seiner anderen
Endseite hin versetzt und das Rückschlagventil 43 wird
geöffnet. Infolgedessen strömt Kraftstoff in die
druckverstärkende Kammer 16 und dadurch wird die
Druckerhöhung eines Kraftstoffs in der druckverstärkenden
Kammer 16 gestoppt, so dass Kraftstoff nicht der Düsenkammer 12 zugeführt
wird.
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Das
elektromagnetische Ventil 5 ist ein Absperrventil zum Betätigen
einer Kraftstoffströmung in eine und aus einer Gegendruckkammer 45 des
Dreiwegeventils 6 und wird in Antwort auf den Befehl von der
ECU geöffnet oder geschlossen. Das elektromagnetische Ventil 5 ist
zwischen einem Kraftstoffströmungsdurchgang 46,
der mit der Gegendruckkammer 45 in Verbindung steht, und
dem Rückführströmungsdurchgang 7 verbunden,
der der Niederdruckströmungsdurchgang ist und der externe
Bereich der Einspritzeinrichtung 1 ist. Kraftstoff, der
bei der Öffnung des elektromagnetischen Ventils 5 ausströmt, wird
in den Rückführströmungsdurchgang 7 abgegeben.
Ein Drosselventil 47 ist in dem Kraftstoffströmungsdurchgang 46 zwischen
der Gegendruckkammer 45 und dem elektromagnetischen Ventil 5 zum Begrenzen
eines Kraftstoffausflusses aus der Gegendruckkammer 45 angeordnet.
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Das
Dreiwegeventil 6 schaltet zwischen einem Strömungsdurchgang,
durch den Kraftstoff aus der Druckverstärkungsbetätigungskammer 34 ausströmt,
und einem Strömungsdurchgang um, durch den Kraftstoff in
die Druckverstärkungsbetätigungskammer 34 einströmt,
um jeweils den Druckverstärkungsmechanismus 4 zum
Erhöhen eines Drucks des Kraftstoffs zu betätigen,
oder um den Druckverstärkungsmechanismus 4 zum
Stoppen der Druckerhöhung des Kraftstoffs zu stoppen.
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Das
Dreiwegeventil 6 hat einen Ventilkörper 60,
der in einem Zylinder 49 gleitfähig aufgenommen ist,
der in einem Ventilhauptkörper 20 ausgebildet
ist. Der Ventilkörper 60 hat einen Kolbenabschnitt 50,
der in dem Zylinder 49 gleitet, und ein Paar Ventilabschnitte,
nämlich einen Ventilabschnitt 61 und einen Ventilabschnitt 62,
die zwischen Strömungsdurchgängen für
eine Kraftstoffeinströmung und -ausströmung umschalten.
Der Zylinder 49 hat drei Kraftstoffströmungsdurchgänge,
nämlich den Kraftstoffströmungsdurchgang 39,
den Kraftstoffströmungsdurchgang 41 und einen
Kraftstoffströmungsdurchgang 52 an seiner Seitenwand
und Umfangswand und hat ein Paar Ventilsitzabschnitte, nämlich
einen Ventilsitzabschnitt 63 und einen Ventilsitzabschnitt 64 zum
Unterbrechen von Verbindungen zwischen jedem Kraftstoffströmungsdurchgang.
Das Dreiwegeventil 6 hat aufgrund einer jeweiligen Kombination
zwischen dem Paar von Ventilabschnitten 61, 62 und
dem Paar von Ventilsitzabschnitten 63, 64 eine
Schaltventilstruktur.
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Ein
Vereinigungsabschnitt 53, in den und aus dem Kraftstoff
durch den Kraftstoffströmungsdurchgang 39, den
Kraftstoffströmungsdurchgang 41 und den Kraftstoffströmungsdurchgang 52 strömt,
ist auf einer Endseite des Ventilkörpers 60 ausgebildet.
Der Kraftstoffströmungsdurchgang 39 öffnet
sich an einer Innenwand des Vereinigungsabschnitts 53 auf
einer Endseite des Kraftstoffströmungsdurchgangs 41 in einer
axialen Richtung des Zylinders 49. Der Kraftstoffströmungsdurchgang 41 öffnet
sich an der Innenwand des Vereinigungsabschnitts 53 auf
einer Endseite des Kraftstoffströmungsdurchgangs 52 in der
axialen Richtung des Zylinders 49. Der Kraftstoffströmungsdurchgang 39 steht
mit der Druckverstärkungskammer 17 durch den Kraftstoffströmungsdurchgang 38 in
Verbindung. Der Kraftstoffströmungsdurchgang 39 steht
mit dem Common Rail 2 durch den Kraftstoffströmungsdurchgang 18,
die Druckverstärkungskammer 17 und den Kraftstoffströmungsdurchgang 38 in
Verbindung. Der Kraftstoffströmungsdurchgang 41 steht
mit der Druckverstärkungsbetätigungskammer 34 durch
den Kraftstoffströmungsdurchgang 40 in Verbindung.
Der Kraftstoffströmungsdurchgang 52 steht mit
dem Rückführströmungsdurchgang 8 in
Verbindung, der der Niederdruckströmungsdurchgang und der
externe Bereich der Einspritzeinrichtung 1 ist.
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Die
Gegendruckkammer 45, in die und aus der Kraftstoff strömt,
ist auf der anderen Endseite des Ventilkörpers 60 ausgebildet.
Dieser Kraftstoff in der Gegendruckkammer 45 drängt
den Ventilkörper 60 zu seiner einen Seite hin.
Ein Kraftstoffströmungsdurchgang 51, der von dem
Kraftstoffströmungsdurchgang 18 abzweigt, ist
mit der Gegendruckkammer 45 verbunden. Kraftstoff strömt
von dem Common Rail 2 durch den Strömungsdurchgang 18 und den
Strömungsdurchgang 51 in die Gegendruckkammer 45.
Ein Drosselventil 48 ist in dem Strömungsdurchgang 51 zum
Begrenzen einer Kraftstoffeinströmung in die Gegendruckkammer 45 angeordnet.
Die Gegendruckkammer 45 ist durch den Kraftstoffströmungsdurchgang 46 mit
dem elektromagnetischen Ventil 5 verbunden.
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Wenn
das elektromagnetische Ventil 5 beim Unterstromsetzen geöffnet
wird und dadurch die Gegendruckkammer 45 mit dem Rückführströmungsdurchgang 7 in
Verbindung steht, wird der Ventilkörper 60 zu
seiner anderen Endseite hin versetzt, so dass der Ventilabschnitt 61 mit
dem Ventilsitzabschnitt 63 in Eingriff kommt und sich der
Ventilabschnitt 62 von dem Ventilsitzabschnitt 64 löst.
Folglich stehen der Kraftstoffströmungsdurchgang 41 und der
Kraftstoffströmungsdurchgang 42 in Verbindung und
infolgedessen strömt Kraftstoff aus der Druckverstärkungsbetätigungskammer 34 in
den Rückführströmungsdurchgang 8.
Infolgedessen wird ein Versatz des Druckverstärkungskolbens 35 in
Richtung seiner einen Endseite gefördert, und dadurch wird
ein Druck eines Kraftstoffs in der druckverstärkenden Kammer 16 erhöht.
Der in der druckverstärkenden Kammer 16 druckverstärkte
Kraftstoff wird der Düse 3 zugeführt.
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Wenn
der Ventilkörper 60 zu seiner einen Endseite hin
versetzt wird, und dadurch der Ventilabschnitt 62 in Eingriff
mit dem Ventilsitzabschnitt 64 kommt und sich der Ventilabschnitt 61 von
dem Ventilsitzabschnitt 63 löst, stehen der Kraftstoffströmungsdurchgang 39 und
der Kraftstoffströmungsdurchgang 41 in Verbindung
und infolgedessen strömt ein Hochdruckkraftstoff von dem
Common Rail 2 in die Druckverstärkungsbetätigungskammer 34.
Infolgedessen wird ein Versatz des Druckverstärkungskolbens 25 zu
seiner anderen Endseite hin gefördert und infolgedessen
wird die Druckerhöhung von Kraftstoff in der druckverstärkenden
Kammer 16 gestoppt, so dass Kraftstoff der Düse 3 nicht
zugeführt wird.
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Die
Düse 3 hat eine Nadel 10 zum Öffnen und
Schließen einer Düsenöffnung 9.
Die Düse 3 hat eine Gegendruckkammer 11 und
die Düsenkammer 12. Kraftstoff, der seinen Druck
auf die Nadel 10 in einer Richtung aufbringt (Ventilschließrichtung),
in der die Düsenöffnung 9 geschlossen
wird, strömt in die und aus der Gegendruckkammer 11.
Kraftstoff, der seinen Druck auf die Nadel 10 in einer
Richtung (Ventilöffnungsrichtung) aufbringt, in der die
Düsenöffnung 9 geöffnet wird,
strömt in die und aus der Düsenkammer 12.
Die Düse 3 nimmt eine Feder 13 in der
Gegendruckkammer 11 auf, die die Nadel 10 in der
Ventilschließrichtung drängt. Das heißt,
die Nadel 10 wird durch den Druck (Düsengegendruck)
von Kraftstoff in der Gegendruckkammer 11 und die Feder 13 in
die Ventilschließrichtung gedrängt und wird durch
einen Druck (Düsenkammerdruck) von Kraftstoff in der Düsenkammer 12 in
die Ventilöffnungsrichtung gedrängt.
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Die
Düsenkammer 12 steht mit der druckverstärkenden
Kammer 16 durch einen Kraftstoffströmungsdurchgang 15 in
Verbindung. Die druckverstärkende Kammer 16 des
Druckverstärkungsmechanismus 4 ist eine Kraftstoffkammer,
in der ein Kraftstoffdruck erhöht wird. Der Druckverstärkungsmechanismus 4 erhöht
einen Druck eines Kraftstoffs auf den Druck, der höher
ist, als der Düsengegendruck, und führt dann den
Kraftstoff der Düsenkammer 12 zu.
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Ein
Kraftstoffströmungsdurchgang 19, der sich von
dem Kraftstoffströmungsdurchgang 18 abzweigt,
der die Druckverstärkungskammer 17 und das Common
Rail 2 verbindet, ist mit der Gegendruckkammer 11 verbunden.
Ein Rückschlagventil 22 ist in dem Kraftstoffströmungsdurchgang 19 in
einer Richtung angeordnet, in der eine Kraftstoffeinströmung
in die Gegendruckkammer 11 gestattet ist und eine Kraftstoffausströmung
aus der Gegendruckkammer 11 begrenzt wird. Das Rückschlagventil 22 hat einen
Ventilkörper 56 mit einem Drosselabschnitt 21 zum
Begrenzen einer Kraftstoffströmung in die Gegendruckkammer 11.
In einer Vorwärtsrichtung strömt eine große
Menge von Kraftstoff aus dem Common Rail 2 durch den Kraftstoffströmungsdurchgang 18,
den Kraftstoffströmungsdurchgang 19 und das Rückschlagventil 22 in
die Gegendruckkammer 11. In einer Rückwärtsrichtung
strömt infolge einer Begrenzung des Kraftstoffs durch den
Drosselabschnitt 21 des Rückschlagventils 22 nur
eine vorbestimmte Menge Kraftstoff aus der Gegendruckkammer 11 durch
den Kraftstoffströmungsdurchgang 19. Folglich
wird zwischen der Kraftstoffausströmung aus der Gegendruckkammer 11 und
der Kraftstoffeinströmung in die Gegendruckkammer 11 unterschieden.
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Infolgedessen
wird der Druck in der Gegendruckkammer 11 langsam verringert
und wird Kraftstoff in der Gegendruckkammer 11 rasch unter
Druck gesetzt. Der Kraftstoffströmungsdurchgang 19 dient als
ein Hochdruckströmungsdurchgang aus der Hochdruckkraftstoffquelle,
wenn das Rückschlagventil 22, das mit dem Kraftstoffströmungsdurchgang 19 verbunden
ist, in der Vorwärtsrichtung betätigt wird, und
ebenfalls als ein Niederdruckströmungsdurchgang, durch
den Kraftstoff in die Niederdruckseite in den externen Bereich abgegeben
wird, wenn das Rückschlagventil 22 in der umgekehrten
Richtung betätigt wird.
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Das
Rückschlagventil 22 der Erfindung wird unter Bezugnahme
auf die 2A, 2B, 2C beschrieben.
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Das
Rückschlagventil 22 hat den Ventilkörper 56 und
eine Feder 57. Der Ventilkörper 56 ist
in einem Zylinder 55 gleitfähig aufgenommen, der
an einer Endseite des Ventilhauptkörpers 20 ausgebildet ist.
Die Feder 57 drängt den Ventilkörper 56 zu
seiner anderen Endseite hin. Der Ventilkörper 56 ist
ein säulenartiges Bauteil mit einer vorbestimmten Länge.
An seinem Außenumfang hat der Ventilkörper 56 einen Ventilabschnitt 72 an
seiner anderen Endseite, einen Schlitz 73 an seiner einen
Endseite und einen Abschnitt 74 mit vier Abfasungen an
seinem Mittelabschnitt. Der Ventilabschnitt 72 hat eine
umlaufende (kreisrunde) kegelstumpfartige Form. Der Schlitz 73 hat
eine vorbestimmte Breite und Tiefe. Das säulenartige Bauteil
ist an dem Abschnitt 74 mit vier Abfasungen abgefast und
ein Teil seines kreisrunden Bogenabschnitts wird nach dem Abfasen übrig
gelassen. An seinem Innenumfang hat der Ventilkörper 56 eine
Federkammer 71. Die Federkammer 71 dient als ein
Innenzylinderabschnitt, der einen Bodenabschnitt an seiner anderen
Endseite aufweist und an seiner einen Endseite offen ist. Die Federkammer 71 nimmt die
Feder 57 auf und Kraftstoff strömt durch die Federkammer 71.
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Der
Ventilabschnitt 72 des Ventilkörpers 56 befindet
sich auf der anderen Endseite des Rückschlagventils 22,
das heißt, auf einer Seite eines externen Bereichs (Außenbereichsseite)
der Einspritzeinrichtung 1. Durch Platzieren der Feder 57 einer Kompressionsspiralart
in der Federkammer 71 wird der Ventilabschnitt 72 zu
der Außenbereichsseite hin gedrängt. Folglich
hat das Rückschlagventil 22 einen Ventilkörperaufbau,
wobei es einem Hochdruckkraftstoff von dem Außenbereich
gestattet ist, in das Rückschlagventil 22 zu strömen,
und ein Kraftstoffausströmen in den Niederdruckströmungsdurchgang durch
Verwenden der Drängkraft der Feder 57 blockiert
ist.
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Der
Ventilkörper 56 hat den Drosselabschnitt 21 mit
einem vorbestimmten Lochdurchmesser durch die Schaftmitte des Bodenabschnitts
an der anderen Endseite des Ventilkörpers 56.
Der Ventilkörper 56 hat einen Strömungsdurchgang
B in dem Ventilkörper (Pfeil in einer vertikalen Richtung,
der durch eine durchgezogene dicke Linie in 2A angegeben ist),
der mit der Federkammer 71 in Abfolge verbunden ist, um
die Kraftstoffströmung zu begrenzen. Durch Ausbilden des
Drosselabschnitts 21 in dem Bodenabschnitt, der die zylindrische
Federkammer 71 definiert, bildet die Federkammer 71 den
Strömungsdurchgang B in dem Ventilkörper, und
nimmt auch die Feder 57 auf. Des Weiteren, da der Drosselabschnitt 21 nur
in einer kleinen Öffnungsform mit einem vorbestimmten Durchmesser
ausgebildet werden muss, wird der Ventilkörper 56 vereinfacht.
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Zusätzlich
bilden der Abschnitt 74 mit vier Abfasungen und der Zylinder 55 einen
Kraftstoffdurchgang 68, der einen halbmondförmigen
Querschnitt aufweist. Daher, solange der Kraftstoffdurchgang 68 sichergestellt
ist, können drei oder zwei Abfasungen oder viele Abfasungen
anstelle des Abschnitts 74 mit vier Abfasungen ausgebildet
sein.
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Der
Zylinder 55 hat einen Sitzabschnitt 75 an seiner
anderen Endseite. Der Ventilabschnitt 72 des Ventilkörpers 56 befindet
sich in einer axialen Richtung des Ventilkörpers 56 in
Eingriff mit dem Sitzabschnitt 75, um den Kraftstoffströmungsdurchgang 59 zu
versperren. Die andere Endseite des Sitzabschnitts 75 ist
mit dem Kraftstoffströmungsdurchgang 59 verbunden.
Ein Raum mit einem Innendurchmesser, der größer
ist, als ein Innendurchmesser des Zylinders 55, ist an
einer Endseite des Zylinders 55 ausgebildet. Der Raum berührt
die eine Endseite des Ventilhauptkörpers 20, um
dadurch einen Vereinigungsabschnitt 66 auszubilden. Der
Vereinigungsabschnitt 66 und ein offenes Ende des Innenzylinderabschnitts
des Ventilkörpers 56 stehen durch den Schlitz 73 in
Verbindung. Der Vereinigungsabschnitt 66 ist mit einem
Kraftstoffströmungsdurchgang 67 verbunden.
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Aufgrund
des vorstehenden Aufbaus, wenn Hochdruckkraftstoff durch den Kraftstoffströmungsdurchgang 59 auf
der anderen Endseite des Rückschlagventils 22 strömt,
ist beispielsweise eine Drängkraft aufgrund des Kraftstoffdrucks
größer als eine Drängkraft der Feder 57 und
folglich wird der Ventilkörper 56 zu seiner Endseite
hin versetzt. Infolgedessen löst sich der Ventilabschnitt 72 von
dem Sitzabschnitt 75, um den Ventilkörper 56 zu öffnen und
ein Sitzspaltströmungsdurchgang A (Pfeil in der vertikalen
Richtung, der durch eine dicke durchgezogene Linie in 2A angezeigt
ist) wird ausgebildet. Entlang dem Sitzspaltströmungsdurchgang
A strömt Kraftstoff in den Vereinigungsabschnitt 66 durch
einen Sitzspalt 76 zwischen dem Ventilabschnitt 72, wobei
der Ventilkörper 56 geöffnet ist, und
dem Sitzabschnitt 75, und dann durch den Kraftstoffdurchgang 68,
der an einer Außenumfangsfläche des Ventilkörpers 56 in
seiner axialen Richtung ausgebildet ist.
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Außerdem
strömt Kraftstoff, der entlang dem Strömungsdurchgang
B in dem Ventilkörper durch den Drosselabschnitt 21 strömt,
in die Federkammer 71 des Ventilkörpers 56 und
strömt dann durch den Schlitz 73 in den Vereinigungsabschnitt 66.
Beide Kraftstoffströmungsrichtungen durch den Sitzspaltströmungsdurchgang
A und den Strömungsdurchgang B in dem Ventilkörper
sind entlang der axialen Richtung des Ventilkörpers 56.
Kraftstoffe, die durch den Sitzspaltströmungsdurchgang
A und durch den Strömungsdurchgang B in dem Ventilkörper
strömen, vereinigen sich in dem Vereinigungsabschnitt 66,
um eine Strömung mit einer großen Menge von Kraftstoff auszubilden.
Der vorstehende Kraftstoff strömt durch den Kraftstoffströmungsdurchgang 67 in
die Gegendruckkammer 11 der Düse 3 aus.
Somit strömen beide Kraftstoffe zusammen durch einen einzigen Ölhydraulikkreis.
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Umgekehrt,
wenn Kraftstoff von dem Kraftstoffströmungsdurchgang 67 durch
das Rückschlagventil 22 in den Kraftstoffströmungsdurchgang 59 strömt,
wird beispielsweise der Ventilkörper 56 zu seiner
anderen Endseite durch zwei Drängkräfte gedrückt,
die durch den Kraftstoffdruck in dem Kraftstoffströmungsdurchgang 67 und
die Feder 57 erzeugt werden. Folglich kommt der Ventilabschnitt 72 mit
dem Sitzabschnitt 75 in Eingriff, um die Kraftstoffströmung
zu unterbrechen. Daher strömt nur eine durch den Drosselabschnitt 21 begrenzte
Menge von Kraftstoff durch den Strömungsdurchgang B in
dem Ventilkörper in einer aufwärtigen Richtung
in 2A.
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Das
Rückschlagventil 22 ist derart aufgebaut, dass
der Sitzspaltströmungsdurchgang A, der ein Kraftstoffeinströmen
von dem externen Bereich in die Gegendruckkammer 11 durch
den Sitzspalt 76 des Ventilkörpers 56 nur
gestattet, wenn der Ventilkörper 56 geöffnet
ist, und der Strömungsdurchgang B in dem Ventilkörper,
der den externen Bereich und die Gegendruckkammer 11 so
andauernd verbindet, dass Kraftstoff dazwischen durch den Ventilkörper 56 strömt,
ausgebildet sind, und dass die Kraftstoffströmungsrichtung
durch den Sitzspaltströmungsdurchgang A im Allgemeinen
mit der Kraftstoffströmungsrichtung durch den Strömungsdurchgang
B in dem Ventilkörper übereinstimmt. Infolgedessen
ist das Rückschlagventil 22 mit einem einzigen Ölhydraulikkreis
in dem Kraftstoffströmungsdurchgang 19 angeordnet,
der die Hochdruckkraftstoffquelle und den Niederdruckströmungsdurchgang
verbindet, die die externen Bereiche der Gegendruckkammer 11 sind. Die
Hochdruckkraftstoffquelle und der Niederdruckströmungsdurchgang
sind durch den Kraftstoffströmungsdurchgang 19 als
einen gemeinsamen Strömungsdurchgang verbunden.
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Aufgrund
des Rückschlagventils 22, das den Ventilkörper 56 mit
dem Drosselventil 21 aufweist, ist, wenn die Nadel 10 der
Düse 3 in der Ventilöffnungsrichtung
angehoben wird, um die Düsenöffnung 9 zu öffnen,
eine Hubgeschwindigkeit der Nadel 10 langsamer gemacht.
Genauer gesagt, wenn die Nadel 10 in der Ventilöffnungsrichtung
angehoben wird, wird eine Drängkraft in der Ventilschließrichtung
der Nadel 10 in der Gegendruckkammer 11 erzeugt,
die mit dem Druck (Raildruck) von Kraftstoff, der in dem Common
Rail 2 druckgespeichert ist, konstant in Verbindung steht.
Aufgrund der Begrenzung der Kraftstoffausströmung, wenn
das Rückschlagventil 22 geschlossen ist, wird
zusätzlich zu der Drängkraft der Druck in der
Gegendruckkammer 11 langsam verringert und dadurch wird
die Hubgeschwindigkeit der Nadel 10 langsamer gemacht.
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Wenn
druckverstärkter Kraftstoff nicht in die Düsenkammer 12 strömt,
ist die Drängkraft aufgrund des Düsenkammerdrucks
kleiner als die resultierende Kraft der Drängkraft aufgrund
des Düsengegendrucks und der Drängkraft durch
die Feder 13. Folglich wird die Nadel 10 abwärts
in der Ventilschließrichtung versetzt und währenddessen
wird das Rückschlagventil 22 geöffnet,
so dass Kraftstoff durch den Kraftstoffströmungsdurchgang 18 und
den Kraftstoffströmungsdurchgang 19 in die Gegendruckkammer 11 strömt.
Da eine große Menge von Kraftstoff durch das Rückschlagventil 22 in
der Vorwärtsrichtung mit einem geringen Widerstand strömt,
wird der Druck in der Gegendruckkammer 11 rasch wiederhergestellt, das
heißt, die Gegendruckkammer 11 wird rasch unter
Druck gesetzt. Infolgedessen wird die Nadel 10 rasch abwärts
versetzt, um die Düsenöffnung 9 zu schließen,
und dadurch wird die Kraftstoffeinspritzung rasch beendet (rasches
Abschalten).
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(Betriebsarten des Ausführungsbeispiels)
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Tätigkeiten
der Einspritzeinrichtung 1 des Ausführungsbeispiels
werden beschrieben, wobei sich auf Tätigkeiten des Rückschlagventils 22 mit dem
Drosselabschnitt 21 konzentriert wird.
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In
einer Anfangsphase (nicht unter Strom gesetzt) bei dem Dreiwegeventil 6,
bei dem ein Strömungsdurchgang zwischen dem Kraftstoffströmungsdurchgang 39 und
dem Kraftstoffströmungsdurchgang 41 geöffnet
ist, und ein Strömungsdurchgang zwischen dem Kraftstoffströmungsdurchgang 41 und
dem Kraftstoffströmungsdurchgang 52 versperrt
ist, stehen das Common Rail 2 und die Druckverstärkungsbetätigungskammer 34 in
Verbindung und der Druckverstärkungsmechanismus 4 wird
nicht betätigt, so dass die Druckerhöhung von
Kraftstoff nicht ausgeführt wird.
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Wenn
das elektromagnetische Ventil 5 betätigt wird,
um die Gegendruckkammer 45 des Dreiwegeventils 6 zu öffnen,
strömt Kraftstoff in der Gegendruckkammer 45 in
den Rückführströmungsdurchgang 7 aus,
und dadurch wird der Gegendruck in der Gegendruckkammer 45 verringert.
Folglich wird das Dreiwegeventil 6 betätigt und
der Ventilkörper 60 wird zu seiner anderen Endseite
hin versetzt. Der Ventilabschnitt 61 kommt mit dem Ventilsitzabschnitt 63 so in
Eingriff, dass der Strömungsdurchgang zwischen dem Kraftstoffströmungsdurchgang 39 und
dem Kraftstoffströmungsdurchgang 41 blockiert
ist und der Ventilabschnitt 62 löst sich von dem
Ventilsitzabschnitt 64, so dass der Strömungsdurchgang
zwischen dem Kraftstoffströmungsdurchgang 41 und dem
Kraftstoffströmungsdurchgang 52 geöffnet
ist. Infolgedessen strömt Kraftstoff in der Druckverstärkungsbetätigungskammer 34 in
den Rückführströmungsdurchgang 8 aus
und dadurch wird ein Gegendruck in der Druckverstärkungsbetätigungskammer 34 vermindert.
Infolgedessen wird der Druckverstärkungskolben 25 zu
seiner einen Endseite hin versetzt, um den Druck von Kraftstoff
in der Druckverstärkungskammer 16 zu erhöhen,
und dann wird der Kraftstoff der Düsenkammer 12 zugeführt.
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Wenn
der druckverstärkte Kraftstoff der Düsenkammer 12 zugeführt
wird, ist die Drängkraft aufgrund des erhöhten
Düsenkammerdrucks größer als die resultierende
Kraft von der Drängkraft aufgrund des verminderten Düsengegendrucks
und der Drängkraft durch die Feder 13. Folglich
wird die Nadel 10 in der Ventilöffnungsrichtung
versetzt, um die Düsenöffnung 9 zu öffnen.
Infolgedessen wird Kraftstoff durch die Düsenöffnung 9 mit
einem erhöhten Einspritzdruck eingespritzt und beinahe
gleichzeitig strömt Kraftstoff aus der Gegendruckkammer 11 durch
den Kraftstoffströmungsdurchgang 59 des Rückschlagventils 22,
das den Aufbau mit einem einzigen Strömungsdurchgang aufweist,
und den Kraftstoffströmungsdurchgang 19.
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Währenddessen
strömt Kraftstoff in der Rückwärtsrichtung
durch das Rückschlagventil 22, so dass das Rückschlagventil 22 geschlossen
wird. Kraftstoff strömt nur durch den Strömungsdurchgang B
in dem Ventilkörper und die vorbestimmte Menge von Kraftstoff
strömt durch das Rückschlagventil 22 nach
der Begrenzung von Kraftstoff durch den Strömungsdurchgang
B in dem Ventilkörper. Folglich wird der Druck in der Gegendruckkammer 11 sachte
vermindert und dadurch wird die Hubgeschwindigkeit der Nadel 10 langsam
gemacht.
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Wenn
die Druckerhöhung von Kraftstoff in dem Druckverstärkungsmechanismus 4 gestoppt wird,
strömt der druckverstärkte Kraftstoff nicht in
die Düsenkammer 12. Infolgedessen ist die Drängkraft aufgrund
des Düsenkammerdrucks kleiner als die resultierende Kraft
von der Drängkraft aufgrund des Düsengegendrucks
und der Drängkraft durch die Feder 13. Daher wird
die Nadel 10 in der Ventilschließrichtung versetzt
und gleichzeitig wird das Rückschlagventil 22 geöffnet,
so dass Kraftstoff durch den Kraftstoffströmungsdurchgang 19 entlang
dem Sitzspaltströmungsdurchgang A des Rückschlagventils 22 in
die Gegendruckkammer 11 strömt. Da eine große
Menge von Kraftstoff durch den Sitzspaltströmungsdurchgang
A in der Vorwärtsrichtung mit einem geringen Widerstand
strömt, wird die Düsenöffnung 9 rasch
geschlossen, wodurch ein rasches Beenden (scharfes Abschalten) der
Kraftstoffeinspritzung realisiert wird.
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(Wirkung des Ausführungsbeispiels)
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Die
Einspritzeinrichtung 1 des Ausführungsbeispiels
hat den Kraftstoffströmungsdurchgang 19 und das
Rückschlagventil 22. Der Kraftstoffströmungsdurchgang 19 verbindet
die Gegendruckkammer 11 und die Hochdruckkraftstoffquelle
und den Niederdruckströmungsdurchgang, die externe Bereiche
der Gegendruckkammer 11 sind. Sie sind durch den Kraftstoffströmungsdurchgang 19 als
gemeinsamen Strömungsdurchgang so verbunden, dass Kraftstoff
in die und aus der Gegendruckkammer 11 strömt.
Das Rückschlagventil 22 ist in dem Kraftstoffströmungsdurchgang 19 angeordnet
und hat den Sitzspaltströmungsdurchgang A und den Strömungsdurchgang
B in dem Ventilkörper. Wenn der innerhalb des Rückschlagventils 22 angeordnete
Ventilkörper 56 geöffnet wird, gestattet
der Sitzspaltströmungsdurchgang A nur das Kraftstoffeinströmen
durch den Sitzspalt 76 von dem externen Bereich in die
Gegendruckkammer 11 des Ventilkörpers 56.
Der Strömungsdurchgang B in dem Ventilkörper verbindet den
externen Bereich und die Gegendruckkammer 11 andauernd
so, dass Kraftstoff dazwischen durch den Ventilkörper 56 strömt.
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Der
Drosselabschnitt 21 zum Begrenzen einer Kraftstoffströmung
wird durch die Schaftmitte von der Seite eines externen Bereichs
des Ventilkörpers 56 ausgebildet. Die Federkammer 71,
die die Feder 57 aufnimmt, und durch die Kraftstoff strömt,
ist in Abfolge mit dem Drosselabschnitt 21 ausgebildet.
Folglich wird der Ventilkörper 56 zu der Seite
des externen Bereichs hin gedrängt und wird der Strömungsdurchgang
B in dem Ventilkörper ausgebildet. Infolgedessen entspricht
die Kraftstoffströmungsrichtung durch den Sitzspaltströmungsdurchgang
A im Allgemeinen der Kraftstoffströmungsrichtung durch
den Strömungsdurchgang B in dem Ventilkörper,
um einen Kraftstoffströmungsdurchgang auszubilden. Darüber
hinaus, da ein passender Unterschied zwischen der Kraftstoffeinströmung
in die und der Kraftstoffausströmung aus der Gegendruckkammer 11 gemacht
wird, wird zwischen den Geschwindigkeiten der Druckverminderung
der Gegendruckkammer 11 und der Wiederherstellung des Drucks
(Druckbeaufschlagung) der Gegendruckkammer 11 unterschieden,
wodurch eine Betätigungsgeschwindigkeit der Nadel 10 reguliert
wird.
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Daher,
selbst wenn der Einspritzdruck von eingespritztem Kraftstoff hoch
ist, ist die Kraftstoffausströmung aus der Gegendruckkammer 11 begrenzt,
so dass der Druck der Gegendruckkammer 11 langsam vermindert
wird, und wird die Hubgeschwindigkeit der Nadel 10 langsam
gemacht. Folglich nimmt eine Einspritzmenge (Einspritzrate) durch die
Düsenöffnung 9 nicht rasch von Null zu,
sondern langsam. Infolgedessen wird eine Mikro-Einspritzung durch
die Einspritzeinrichtung 1 mit einer hohen Genauigkeit
ausgeführt. Zusätzlich strömt eine große Menge
von Kraftstoff in die Gegendruckkammer 11, so dass die
Gegendruckkammer 11 rasch unter Druck gesetzt wird. Deshalb
wird eine Absenkgeschwindigkeit der Nadel 10 erhöht
und infolgedessen wird die Kraftstoffeinspritzung rasch beendet.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel ist der Strömungsdurchgang
B in dem Ventilkörper durch Ausbilden des Drosselabschnitts 21 durch
die Schaftmitte des Ventilkörpers 56 und ebenfalls
in Abfolge mit der Federkammer 71 des Ventilkörpers 56 aufgebaut. Der
Drosselabschnitt 21 ist auf der Seite des externen Bereichs
angeordnet und begrenzt die Kraftstoffströmung zwischen
dem externen Bereich und der Gegendruckkammer 11. Kraftstoff
strömt durch den Strömungsdurchgang B in dem Ventilkörper
in einer Richtung, die im Allgemeinen mit der Kraftstoffströmungsrichtung
durch den Sitzspaltströmungsdurchgang A übereinstimmt.
Folglich wird ein Aufbau des Rückschlagventils 22 vereinfacht
und beide Kraftstoffe strömen zusammen durch den einzelnen Ölhydraulikkreis.
Infolgedessen wird die Einspritzeinrichtung 1 verkleinert
und kompakter gestaltet.
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(Abwandlungen)
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Die
Einspritzeinrichtung 1 des Ausführungsbeispiels
der Erfindung ist für den Fall beschrieben, bei dem der
Druckverstärkungsmechanismus 4 Kraftstoff der
Düsenkammer 12 zuführt, nachdem er den
Druck des Kraftstoffs auf einen höheren Druck als den in
der Gegendruckkammer 11 erhöht hat, und bei dem
die Gegendruckkammer 11 andauernd mit dem Common Rail 2 zum
Druckspeichern eines Kraftstoffs bei hohen Drücken in Verbindung
steht. Jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt,
bei dem vorstehenden Fall angewandt zu werden. Die Erfindung kann
bei einer Einspritzeinrichtung des Stands der Technik angewandt
werden, die den Druckverstärkungsmechanismus 4 nicht
aufweist, oder bei einer Einspritzeinrichtung, die einen Aufbau aufweist,
bei dem die Gegendruckkammer 11 nicht andauernd mit dem
Common Rail 2 in Verbindung steht, und folglich können ähnliche
Wirkungen zu dem vorstehenden Fall erzeugt werden.
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Zusätzliche
Vorteile und Abwandlungen werden Fachleuten leicht offensichtlich
werden. Die Erfindung in ihren breiteren Ausdrücken ist
deshalb nicht auf die bestimmten Details, das repräsentative Gerät
und die gezeigten und beschriebenen darstellenden Beispiele beschränkt.
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Die
vorstehend beschriebene Einspritzeinrichtung hat eine Düsenöffnung,
eine Nadel, eine Düsenkammer, eine Gegendruckkammer, einen
Kraftstoffströmungsdurchgang und ein Rückschlagventil. Kraftstoff
strömt in die Düsenkammer oder aus dieser heraus,
um einen Druck in entweder einer Ventilöffnungsrichtung
oder einer Ventilschließrichtung auf die Nadel aufzubringen.
Kraftstoff strömt in die Düsenkammer, um der Düsenöffnung
zugeführt zu werden, während die Düsenöffnung
geöffnet ist. Der Kraftstoffströmungsdurchgang
verbindet die Gegendruckkammer und eine Hochdruckkraftstoffquelle und
verbindet ebenfalls die Gegendruckkammer und einen Niederdruckströmungsdurchgang.
Das Rückschlagventil ist in dem Kraftstoffströmungsdurchgang angeordnet
und hat einen Ventilkörper, der einen Sitzspaltströmungsdurchgang,
der eine Kraftstoffeinströmung von der Kraftstoffquelle
in die Gegendruckkammer durch einen Sitzspalt nur gestattet, wenn
der Ventilkörper geöffnet ist, und einen Strömungsdurchgang
in dem Ventilkörper definiert, entlang dem durch einen
Abschnitt in dem Ventilkörper Kraftstoff von der Kraftstoffquelle
in die Gegendruckkammer strömt und Kraftstoff aus der Gegendruckkammer
in den Niederdruckströmungsdurchgang strömt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 08-021332
A [0005, 0005]
- - US 6644282 B [0005, 0005]