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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einspritzeinrichtung,
die Kraftstoff einspritzt und in einen Verbrennungsmotor liefert.
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Eine
Einspritzeinrichtung, die Kraftstoff direkt in eine Verbrennungskammer
eines Verbrennungsmotors einspritzt, hat herkömmlich den
folgenden Aufbau. Wie dies in den 6A bis 6C dargestellt
ist, weist eine herkömmliche Einspritzeinrichtung 100 einen
Ventilkörper 102, der einen Innenraum 101 mit
einer im Allgemeinen zylindrischen Form definiert, und ein Nadelventil 103 auf,
das in dem Innenraum 101 aufgenommen ist und sich in seiner
axialen Richtung bewegt.
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Der
Innenraum 101 ist durch einen Boden 105 des Ventilkörpers 102 bedeckt,
durch den ein Düsenloch 104 hindurch dringt. In
dem Ventilkörper 102 ist das Nadelventil 103 in
dem Innenraum 101 untergebracht. Demgemäß ist
ein Kraftstoffkanal 106, der zu einem Düsenloch 104 führt,
zwischen einer Innenumfangsfläche des Ventilkörpers 102 und einer
Außerumfangsfläche des Nadelventils 103 definiert.
Die Einspritzeinrichtung 100 beginnt oder endet das Einspritzen
von Kraftstoff durch ein Öffnen oder Schließen
des Kraftstoffkanals 106 in Bezug auf das Düsenloch 104 als
ein Ergebnis der Bewegung des Nadelventils 103.
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Gemäß der
Einspritzeinrichtung 100 steht selbst dann, wenn der Kraftstoffkanal 106 in
Bezug auf das Düsenloch 104 durch das Nadelventil 103 geschlossen
ist, ein Innenraum (der nachstehend als eine Bodenkammer 108 bezeichnet
ist) unter einer Bodenfläche 107 des Nadelventils 103 stets
mit einer Verbrennungskammer durch das Düsenloch 104 in Verbindung.
Folglich gelangt unter hoher Temperatur stehendes Verbrennungsgas
in die Bodenkammer 108 über das Düsenloch 104,
wodurch Restkraftstoff, der sich an der Bodenfläche 107 befindet,
karbonisiert oder verkohlt (siehe 6B). Als
ein Ergebnis sammeln sich Ablagerungen an der Bodenfläche 107 so
an, dass das Einspritzen von Kraftstoff behindert wird, und somit
können die Sprühnebeleigenschaften (Sprühnebelcharakteristika)
der Einspritzeinrichtung 100 schwanken (siehe 6C).
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Gemäß herkömmlichen
Technologien wird, indem eine Beschichtung aus einem Fluorsystem
auf der gesamten bodenseitigen Fläche des Nadelventils 103 inklusive
der Bodenfläche 107 aufgetragen wird, ein Abblättern
des Kraftstoffs von der Bodenfläche 107 unterstützt,
so dass der Kraftstoff nicht an der Bodenfläche 107 verbleibt.
Jedoch kann nicht vollständig verhindert werden, dass Kraftstoff
an der Bodenfläche 107 verbleibt. Daher kann das
Problem, dass Restkraftstoff so karbonisiert oder verkohlt wird, dass
er zu Ablagerungen wird, nicht gänzlich gelöst werden,
so dass Maßnahmen gegenüber dem Ansammeln von
Ablagerungen separat ergriffen werden müssen.
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Gemäß einer
in der Druckschrift
JP 2006-329
147 A beschriebenen Technologie wird eine Beschichtung
aus einem Fluorsystem oder dergleichen in einer streifenartigen
Weise an einem bestimmten Bereich einer Wandfläche eines
Düsenlochs aufgetragen, und dann werden Ablagerungen, die
sich an der Wandfläche des Düsenlochs angesammelt
haben, so abgeschert, dass sie unter Verwendung einer Differenz
beim thermischen Expansionskoeffizienten zwischen einem beschichteten
Bereich und einem nicht beschichteten Bereich der Wandfläche
entfernt werden. Dennoch ist es außerordentlich kompliziert,
eine Beschichtung lediglich an dem Bereich einer Fläche
aufzutragen, an der diese Beschichtung benötigt wird, und
zwar separat von dem Bereich, an dem die Beschichtung nicht benötigt wird.
Darüber hinaus ist die Abscherkraft in dem beschichteten
Bereich nicht sehr stark, und daher ist es nicht bekannt, ob ein
Effekt, der diese komplizierten Beschichtungsvorgänge wert
ist, bewirkt wird.
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Die
vorliegende Erfindung spricht die vorstehend dargelegten Nachteile
an. Somit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Ansammeln von
Ablagerungen an einer Bodenfläche eines Nadelventils in
einer Einspritzeinrichtung, die Kraftstoff einspritzt und liefert,
zu begrenzen.
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Um
diese Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen, wird
eine Einspritzeinrichtung geschaffen, die einen Ventilkörper,
ein Nadelventil und ein thermisches Expansionselement aufweist.
Der Ventilkörper weist einen Innenraum mit einer im Allgemeinen
zylindrischen Form und einen Bodenabschnitt auf, der ein Düsenloch
hat, das durch den Bodenabschnitt hindurch dringt. Eine Seite des
Innenraums ist durch den Bodenabschnitt des Ventilkörpers
bedeckt. Das Düsenloch ist an einer Innenfläche des
Bodenabschnitts des Ventilkörpers offen. Das Nadelventil
ist in dem Innenraum derart untergebracht, dass ein Kraftstoffkanal,
der zu dem Düsenloch führt, zwischen einer Innenumfangsfläche
des Ventilkörpers und einer Außenumfangsfläche
des Nadelventils ausgebildet ist. Das Nadelventil ist so aufgebaut,
dass es in einer axialen Richtung des Innenraums beweglich ist.
Der Kraftstoffkanal ist so ausgebildet, dass er in Bezug auf das
Düsenloch als ein Ergebnis der Bewegung des Nadelventils
so geöffnet oder geschlossen wird, dass ein Einspritzen von
Kraftstoff jeweils begonnen oder angehalten wird. Die Innenfläche
des Bodenabschnittes steht einer Endfläche des Nadelventils
gegenüber. Das thermische Expansionselement ist an der
einen Endfläche des Nadelventils befestigt. Das thermische
Expansionselement ist aus einem Material hergestellt, das einen
größeren thermischen Expansionskoeffizienten als
das Material des Nadelventils hat.
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Die
vorliegende Erfindung ist zusammen mit weiteren Aufgaben, ihren
Merkmalen und ihren Vorteilen am besten anhand der nachstehend dargelegten
Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und den
beigefügten Zeichnungen verständlich.
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1 zeigt
eine Darstellung eines Gesamtaufbaus einer Einspritzeinrichtung
gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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2A zeigt
eine Ansicht von unten eines Nadelventils gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel.
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2B zeigt
eine Darstellung eines Querschnitts eines Bodens der Einspritzeinrichtung
gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
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3A zeigt
eine Ansicht von unten des Nadelventils, wobei ein Abscheren von
Ablagerungen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
dargestellt ist.
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3B zeigt
eine Darstellung eines Querschnitts des Bodens der Einspritzeinrichtung,
an dem Ablagerungen angeheftet sind, gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel.
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4A zeigt
eine Bodenansicht eines Nadelventils, wobei ein Abscheren von Ablagerungen gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
gezeigt ist.
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4B zeigt
eine vergrößerte Ansicht eines Umgebungsbereiches
von Ablagerungen, die sich rittlings auf einem Schlitz in 4A angesammelt
haben, gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
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4C zeigt
eine Darstellung eines Querschnitts eines Bodens einer Einspritzeinrichtung,
an dem Ablagerungen angeheftet sind, gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel.
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5A zeigt
eine Darstellung eines Querschnitts eines Bodens eines Nadelventils
gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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5B zeigt
eine Darstellung eines Querschnitts eines Bodens einer Einspritzeinrichtung,
wobei die Expansion und die Kontraktion eines thermischen Expansionselementes
gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel
dargestellt sind.
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6A zeigt
eine Darstellung eines Querschnitts eines Bodens einer früher
vorgeschlagenen Einspritzeinrichtung, wobei das Einspritzen von Kraftstoff
dargestellt ist.
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6B zeigt
eine Darstellung des Querschnitts des Bodens der früher
vorgeschlagenen Einspritzeinrichtung, wobei das Eintreten von Verbrennungsgas
dargestellt ist.
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6C zeigt
eine Darstellung des Querschnitts des Bodens der früher
vorgeschlagenen Einspritzeinrichtung, wobei das Ansammeln von Ablagerungen
dargestellt ist.
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Eine
Einspritzeinrichtung eines ersten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung weist einen Ventilkörper, der
einen Innenraum mit einer im Allgemeinen zylindrischen Form definiert,
und ein Nadelventil auf, das in dem Innenraum so aufgenommen ist,
dass es sich in seiner axialen Richtung bewegt. Eine Bodenseite
des Innenraums ist durch einen Boden des Ventilkörpers
bedeckt, durch den ein Düsenloch hindurch dringt. Durch
den Ventilkörper, der das Nadelventil in seinem Innenraum
aufnimmt, ist ein Kraftstoffkanal, der zu dem Düsenloch
führt, zwischen seiner eigenen Innenumfangsfläche
und einer Außenumfangsfläche des Nadelventils
ausgebildet. Die Einspritzeinrichtung beginnt mit dem Einspritzen
von Kraftstoff oder hält dieses Einspritzen von Kraftstoff
an, indem der Kraftstoffkanal in Bezug auf das Düsenloch
durch die Bewegung des Nadelventils geöffnet oder geschlossen
wird.
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In
einer derartigen Einspritzeinrichtung öffnet das Düsenloch
an einer Innenfläche des Bodens des Ventilkörpers,
und diese Innenfläche steht der Bodenfläche des
Nadelventils gegenüber. Ein thermisches Expansionselement,
das aus einem Material hergestellt ist, das einen größeren
thermischen Expansionskoeffizienten als das Material des Nadelventils
aufweist, ist an der Bodenfläche des Nadelventils angebracht.
Eine Vertiefung, die in einer zu dem Boden des Ventilkörpers
entgegen gesetzten Richtung vertieft ist, ist an der Bodenfläche
des Nadelventils ausgebildet, und das thermische Expansionselement ist
in der Vertiefung aufgenommen. Das thermische Expansionselement
ist durch ein Schweißen an der Bodenfläche des
Nadelventils befestigt.
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Gemäß einer
Einspritzeinrichtung eines zweiten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung hat ein thermisches Expansionselement
einen Schlitz an seiner bodenseitigen Fläche, die der Innenfläche
des Bodens des Ventilkörpers gegenüber steht.
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Erstes Ausführungsbeispiel
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Aufbau des ersten Ausführungsbeispiels
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Ein
Aufbau einer Einspritzeinrichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels
ist nachstehend unter Bezugnahme auf 1 erläutert.
Die Einspritzeinrichtung 1 ist beispielsweise in jedem
Zylinder eines (nicht dargestellten) Benzin-Verbrennungsmotors angeordnet,
um Kraftstoff direkt in eine (nicht gezeigte) Verbrennungskammer
einzuspritzen. Die Einspritzeinrichtung 1 empfängt
Kraftstoff, der auf einen hohen Druck von beispielsweise 2 MPa mit
Druck beaufschlagt worden ist, um den Kraftstoff in die Verbrennungskammer
so einzuspritzen, dass ein Kraftstoffsprühnebel ausgebildet
wird. Der in der Verbrennungskammer ausgebildete Kraftstoffsprühnebel wird
als ein Ergebnis einer Funkenentladung so verbrannt, dass eine Abgabeleistung
erzeugt wird.
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Wie
dies in 1 gezeigt ist, weist die Einspritzeinrichtung 1 ein
Düsenteil 2, das Kraftstoff einspritzt, ein elektromagnetisches
Solenoidteil 4, das einen Ventilkörper (Nadelventil 3)
des Düsenteils 2 antreibt, und ein Kraftstoffaufnahmeteil 5 auf,
das den unter hohen Druck stehenden Kraftstoff aufnimmt. Kraftstoff,
der durch das Kraftstoffaufnahmeteil 5 aufgenommen wird,
wird zu der unteren Seite durch die Kraftstoffkanäle 7 bis 12 geleitet,
die im Inneren der Einspritzeinrichtung 1 ausgebildet sind, und
dann spritzt die Einspritzeinrichtung 1 den Kraftstoff
durch ein Düsenloch 14 ein, indem das Nadelventil 3 angetrieben
wird.
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Das
Düsenteil 2 weist das Nadelventil 3,
das als ein nadelartiger Ventilkörper fungiert, ein Nadelstützelement 17 mit
einer Becherform, das das Düsenloch 14 an seinem
unteren Ende hat und ein Gleitwellenteil 16 des Nadelventils 3 so
unterbringt, dass dieses gleitfähig das Wellenteil 16 stützt,
und einen Düsenkörper 18 auf, der das
Nadelventil 3 und das Nadelstützelement 17 aufnimmt.
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Das
Nadelstützelement 17 und der Düsenkörper 18 bilden
einen Ventilkörper, der einen Innenraum 19 mit
einer im Allgemeinen zylindrischen Form definiert, und das Nadelventil 3 ist
in dem Innenraum 19 so aufgenommen, dass das Nadelventil 3 sich
in seiner axialen Richtung bewegt. Ein Bodenteil des Innenraums 19 ist
durch einen Boden 20 des Nadelstützelementes 17 blockiert,
und das Düsenloch 14 durchdringt den Boden 20.
Indem das Nadelventil 3 in seinem Innenraum 19 aufgenommen
wird, definieren das Nadelstützelement 17 und
der Düsenkörper 18 jeweilige Kraftstoffkanäle 12 und 11,
die in das Düsenloch 14 hinein führen,
zwischen ihren Innenumfangsflächen und einer Außenumfangsfläche
des Nadelventils 3.
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Eine
Sitzfläche 23 mit einer ringartigen und abgeschrägten
Form, die eine axiale Mitte des Nadelstützelementes 17 und
des Düsenkörpers 18 umgibt, ist an einer
Innenfläche des Bodens 20 ausgebildet, die einer
Bodenfläche 21 des Nadelventils 3 gegenüber
steht. Ein ringartiges Sitzteil 24, das sich der Sitzfläche 23 nähert
oder sich von dieser entfernt, ist an der Bodenfläche 21 ausgebildet.
Wenn das Sitzteil 24 sich der Sitzfläche 23 nähert
oder sich von dieser trennt (entfernt), wird der Kraftstoffkanal 12 in
Bezug auf das Düsenloch 14 geschlossen oder geöffnet.
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Eine
Gleitkontaktfläche 26, die in einem Gleitkontakt
mit einer Innenumfangsfläche des Nadelstützelementes 17 steht,
und eine flache Fläche 27, die nicht in Gleitkontakt
mit einer Innenumfangsfläche des Nadelstützelementes 17 steht,
sind abwechselnd an einer Außenumfangsfläche des
Gleitwellenteils 16 vorgesehen. Ein Kanal für
Kraftstoff ist zwischen der Innenumfangsfläche des Nadelstützelementes 17 und
der flachen Fläche 27 ausgebildet, und der Kanal
für Kraftstoff dient als ein Teil des Kraftstoffkanals 12.
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Ein
elektromagnetisches Solenoidteil 4 weist eine Solenoidspule 29,
die eine magnetische Anzugskraft bei Anregung erzeugt, einen magnetischen Kern 30,
der zu der Oberseite als ein Ergebnis der Anregung der Solenoidspule 29 magnetisch
angezogen wird, einen feststehenden Kern 31, der an einer oberen
Seite des beweglichen Kerns 30 fixiert ist, wobei ein vorbestimmter
Spalt zwischen dem beweglichen Kern 30 und dem feststehenden
Kern 31 ausgebildet ist, und der magnetisch den beweglichen
Kern 30 anzieht, ein Kernunterbringelement 32,
das gleitfähig den beweglichen Kern 30 stützt
und ihn unterbringt und das den feststehenden Kern 31 fixiert
und unterbringt, eine Spulenfeder 33 als eine Rückstellfeder,
die den beweglichen Kern 30 zu der unteren Seite drängt,
und ein Spalteinstellelement 34 auf, das den Spalt zwischen
dem beweglichen Kern 30 und dem feststehenden Kern 31 einstellt.
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Die
Solenoidspule 29 ist ausgebildet, indem viele Spulendrähte
um einen aus Harz (Kunststoff) hergestellten zylindrischen Spulenkörper 37 gewunden
werden, und elektrische Energie wird zu der Spule 29 von
einer im Kraftfahrzeug befindlichen Energiequelle (diese ist nicht
gezeigt) durch einen Verbindungsanschluss 38 geliefert.
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Der
bewegliche Kern 30 ist so ausgebildet, dass er ein zylindrisches
Objekt mit einem kleinen Durchmesser zu der unteren Seite hin in
einer schrittartigen (absatzartigen) Weise ist. Ein oberer Endabschnitt
des beweglichen Kerns 30 ist gleitfähig durch
das Kernunterbringelement 32 gehalten, und ein oberer Endabschnitt
des Nadelventils 3 ist in einem unteren Endabschnitt des
beweglichen Kerns 30 gehalten. Demgemäß wird
der bewegliche Kern 30 in der axialen Richtung zusammen
mit dem Nadelventil 3 bewegt.
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Eine
Außenumfangsfläche des beweglichen Kerns 30 definiert
den Kraftstoffkanal 10 zusammen mit einer Innenumfangsfläche
des Kernunterbringelementes 32 und einer oberen Außenumfangsfläche des
Nadelventils 3. Der Kraftstoffkanal 10 steht mit dem
Kraftstoffkanal 11 durch ein am unteren Ende befindliches Öffnungsteil
des Kernunterbringelementes 32 in Verbindung. Eine Innenumfangsfläche
des beweglichen Kerns 30 definiert den Kraftstoffkanal 9, und
der Kraftstoffkanal 9 steht mit dem Kraftstoffkanal 10 über
ein Durchgangsloch 40 in Verbindung, das durch den beweglichen
Kern 30 in seiner radialen Richtung tritt.
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Der
feststehende Kern 31 ist in einer zylindrischen Form ausgebildet,
und seine Außenumfangsseite ist an dem Kernunterbringelement 32 fixiert. Eine
Innenumfangsseite des feststehenden Kerns 31 definiert
den Kraftstoffkanal 8, in dem die Spulenfeder 33 und
das Spalteinstellelement 34 aufgenommen sind. Die Spulenfeder 33 ist
in dem Kraftstoffkanal 8 derart aufgenommen, dass ihr unterer
Endabschnitt in einem Innenumfang des beweglichen Kerns 30 gestützt
ist und ihr oberer Endabschnitt durch das Spalteinstellelement 34 gestützt
ist. Das Spalteinstellelement 34 stellt den Zwischenraum
zwischen dem beweglichen Kern 30 und dem feststehenden
Kern 31 so ein, dass ein Anhebebetrag des Nadelventils 3 bestimmt
wird (d. h. ein Betrag eines Loslösens des Sitzteils 24 von
der Sitzfläche 23 in der axialen Richtung).
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Der
Kraftstoffaufnahmeteil 5 weist einen Kraftstoffkanal 7 auf,
der mit dem Kraftstoffkanal 8 in Verbindung steht und Kraftstoff
von der Außenseite in den Kraftstoffkanal 7 durch
einen Filter 42 leitet.
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Als
ein Ergebnis des vorstehend erläuterten Aufbaus führt
die Einspritzeinrichtung 1 den unter hohem Druck stehenden
Kraftstoff, der von der Außenseite empfangen wird, in das
Düsenloch 14 durch die Kraftstoffkanäle 7 bis 12 in
dieser Reihenfolge zu. Bei Anregung der Solenoidspule 29 treibt
die Einspritzeinrichtung 1 den beweglichen Kern 30 und
das Nadelventil 3 in der nach oben weisenden Richtung so an,
dass das Sitzteil 24 von der Sitzfläche 23 außer Eingriff
gelangt. Demgemäß spritzt die Einspritzeinrichtung 1 den
Kraftstoff durch das Düsenloch 14 so ein, dass
ein Kraftstoffsprühnebel in einer Verbrennungskammer ausgebildet
wird, indem der Kraftstoffkanal in Bezug auf das Düsenloch 14 geöffnet
wird.
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Wenn
das Anregen der Solenoidspule 29 angehalten wird, treibt
die Einspritzeinrichtung 1 den beweglichen Kern 30 und
das Nadelventil 3 in der nach unten weisenden Richtung
durch die Drängkraft der Spulenfeder 33 so an,
dass das Sitzteil 24 mit der Sitzfläche 23 in
Eingriff gelangt. Demgemäß hält die Einspritzeinrichtung 1 das
Einspritzen von Kraftstoff an, indem der Kraftstoffkanal 12 in
Bezug auf das Düsenloch 14 geschlossen wird.
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Nachdem
der Kraftstoffkanal 12 in Bezug auf das Düsenloch 14 durch
das Nadelventil 3 geschlossen worden ist, wird der Kraftstoffsprühnebel
als ein Ergebnis einer Funkenentladung so verbrannt, dass eine Abgabeleistung
erzeugt wird und unter hoher Temperatur stehendes Verbrennungsgas
erzeugt wird. Das Verbrennungsgas gelangt durch das Düsenloch 14 in
den Innenraum 19 an einer unteren Seite der Bodenfläche 21 (nachstehend
ist diese als eine Bodenkammer 44 bezeichnet). Als ein
Ergebnis kann der Restkraftstoff an der Bodenfläche 21 karbonisiert
werden, so dass sich Ablagerungen ergeben (siehe 3A und 3B).
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Der
Start und das Anhalten der Anregung der Solenoidspule 29 werden
im Ansprechen auf einen Befehl von einer vorbestimmten elektronischen
Steuereinheit (ECU: nicht dargestellt) in einem Kraftfahrzeug ausgeführt.
Die ECU führt den Befehl zum Starten und Anhalten der Anregung
auf der Grundlage von verschiedenen Erfassungswerten (Erfassungsgrößen)
aus, wie beispielsweise eine Drehzahl des Verbrennungsmotors und
ein Gaspedalöffnungsbetrag.
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Charakteristika des ersten
Ausführungsbeispiels
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Die
Charakteristika der Einspritzeinrichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels
sind nachstehend unter Bezugnahme auf 2A und 2B beschrieben.
Gemäß der Einspritzeinrichtung 1 ist,
wie dies in 2A und in 2B gezeigt
ist, ein thermisches Expansionselement 46, das aus einem
Material mit einem größeren thermischen Expansionskoeffizienten
als ein Material hergestellt ist, aus dem das Nadelventil 3 ausgebildet
ist, an der Bodenfläche 21 des Nadelventils 3 befestigt.
Das Nadelventil 3 ist aus rostfreiem Stahl hergestellt,
und das thermische Expansionselement 46 ist aus Metall
mit einem größeren thermischen Expansionskoeffizienten
als rostfreier Stahl ausgebildet, wobei beispielsweise Aluminium
oder Blei umfasst sind.
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Das
thermische Expansionselement 46 ist in der Form einer Scheibe
ausgebildet und seine bodenseitige Fläche 48 hat
eine kreisartige Form. Das thermische Expansionselement 46 ist
in einer runden Vertiefung 49 aufgenommen, die in einer
zum Boden 20 entgegen gesetzten Richtung an der Bodenfläche 21 vertieft
ist. Ein Innendurchmesser der Vertiefung 49 ist größer
als ein Außendurchmesser des thermischen Expansionselementes 46,
und ein ringartiger Zwischenraum 50 ist zwischen einer
Innenumfangswand der Vertiefung 49 und einer Außenumfangswand
des thermischen Expansionselementes 46 ausgebildet.
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Die
Vertiefung 49 ist derart ausgebildet, dass der Zwischenraum 50 sich
an einer Achse des Düsenlochs 14 befindet. Demgemäß kollidiert
unter hoher Temperatur stehendes Verbrennungsgas, das in die Bodenkammer 44 durch
das Düsenloch 14 eingetreten ist, zuerst mit der
Bodenfläche 21 und der bodenseitigen Fläche 48 in
der Nähe des Zwischenraums 50 und verteilt sich
dann über die Bodenkammer 44. Somit werden, wie
dies in 3A und in 3B gezeigt
ist, die Ablagerungen mit Leichtigkeit an der Bodenfläche 21 und
der bodenseitigen Fläche 48 ausgebildet, wobei
sich der Zwischenraum 50 zwischen ihnen befindet. Der Zwischenraum 50 ist
so gewählt, dass er eine Größe in einem
Bereich von mehreren Mikrometern bis zu einigen zehn Mikrometern
gemäß dem Durchmesser des Umfangs der Ablagerungen
hat.
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Die
bodenseitige Fläche 48 und die Bodenfläche 21 sind
so angeordnet, dass sie im Allgemeinen die gleiche Ebene ausbilden,
ohne eine Höhendifferenz zwischen ihnen zu erzeugen. Das
thermische Expansionselement 46 ist an der Bodenfläche 21 durch
Schweißen angebracht, und die Schweißposition
ist die Mitte der bodenseitigen Fläche 48.
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Arbeitsweise des ersten Ausführungsbeispiels
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Die
Arbeitsweise der Einspritzeinrichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels
ist nachstehend unter Bezugnahme auf 3A und 3B beschrieben.
Aufgrund des Eintretens des Verbrennungsgases in die Bodenkammer 44 wird
das thermische Expansionselement 46 so erwärmt,
dass es sich stärker als der Boden des Nadelventils 3 ausdehnt
(Expansion), und der Durchmesser der bodenseitigen Fläche 48 nimmt
zu, so dass der Zwischenraum 50 sich verringert. Darüber
hinaus wird aufgrund der Emission des Verbrennungsgases oder des
Einspritzens von Kraftstoff das thermische Expansionselement 46 so abgekühlt,
dass es sich stärker als der Boden des Nadelventils 3 zusammenzieht
(Kontraktion). Demgemäß geht der Durchmesser der
bodenseitigen Fläche 48 zu seinem ursprünglichen
Durchmesser zurück, und der Zwischenraum 50 nimmt
ebenfalls seine ursprüngliche Größe wieder
ein.
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Aufgrund
des Wiederholens des vorstehend erläuterten Expandierens
und Kontrahierens (Expansion und Kontraktion) des thermischen Expansionselementes 46 werden
die Ablagerungen, die sich rittlings an der Bodenfläche 21 und der
bodenseitigen Fläche 48 angesammelt haben, in
starkem Maße abgeschert, und dadurch wird das Abblättern
der Ablagerungen von der Bodenfläche 21 oder der
bodenseitigen Fläche 48 unterstützt.
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Vorteilhafte Effekte des ersten
Ausführungsbeispiels
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Gemäß der
Einspritzeinrichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels
ist das Düsenloch 14 an einer Innenfläche
des Bodens 20 des Nadelstützelementes 17 offen,
und diese Innenfläche steht der Bodenfläche 21 des
Nadelventils 3 gegenüber. Das thermische Expansionselement 46,
das aus einem Material mit einem höheren thermischen Expansionskoeffizienten
als das Material des Nadelventils 3 hergestellt ist, ist
an der Bodenfläche 21 angebracht. Demgemäß werden
aufgrund der Differenz bei der Expansion und der Kontraktion zwischen
dem thermischen Expansionselement 46 und dem Nadelventil 3 die Ablagerungen,
die sich rittlings zwischen der bodenseitigen Fläche 48 des
thermischen Expansionselementes 46 und der Bodenfläche 21 angesammelt
haben, in starkem Maße abgeschert, und dadurch wird das
Abblättern der Ablagerungen von der Bodenfläche 21 oder
der bodenseitigen Fläche 48 unterstützt. Als
ein Ergebnis wird das Ansammeln der Ablagerungen an der Bodenfläche 21 eingeschränkt
oder begrenzt.
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Das
thermische Expansionselement 46 hat beispielsweise eine
Dicke von 10 Mikrometer oder mehr. Die Abscherkraft auf der Basis
der Expansion oder Kontraktion des thermischen Expansionselementes 46 ist
viel größer als eine Abscherkraft einer herkömmlichen
Beschichtung, die eine Dicke von mehreren Mikrometern oder weniger
hat. Demgemäß ist ein Effekt eines Begrenzens
des Ansammelns der Ablagerungen an der Bodenfläche 21 des Nadelventils 3 zu erwarten,
wobei der vorstehend erläuterte Effekt den Anbringvorgang
des thermischen Expansionselementes 46 im Vergleich zu
einem Fall wert ist, bei dem die herkömmliche Beschichtung
an einem Abschnitt aufgetragen wird.
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Die
Vertiefung 49, die in einer zum Boden 20 entgegen
gesetzten Richtung vertieft ist, ist an der Bodenfläche 21 ausgebildet,
und das thermische Expansionselement 46 ist in der Vertiefung 49 aufgenommen.
Demgemäß sind die Bodenfläche 21 und die
bodenseitige Fläche 48 so angeordnet, dass sie im
Allgemeinen die gleiche Ebene aufweisen, ohne dass ein Höhenunterschied
zwischen ihnen erzeugt wird. Als ein Ergebnis wird eine Variation
einer Einspritzmenge, die auf einer Turbulenz einer Kraftstoffströmung
basiert, die durch die Höhendifferenz bewirkt wird, begrenzt.
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Das
thermische Expansionselement 46 ist an der Bodenfläche 21 durch
Schweißen angebracht, und die Schweißposition
ist die Mitte der bodenseitigen Fläche 48. Außerdem
kann die Schweißposition die Schwerkraftmitte (Schwerpunkt)
des thermischen Expansionselementes 46 sein. Demgemäß expandiert
und kontrahiert das thermische Expansionselement 46 gleichmäßig
im Allgemeinen ohne Unwucht an seinem gesamten Umfang.
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Die
Vertiefung 49 ist derart ausgebildet, dass der Zwischenraum 50 sich
an einer Achse des Düsenlochs 14 befindet. Demgemäß werden
die Ablagerungen mit Leichtigkeit an der Bodenfläche 21 und der
bodenseitigen Fläche 48 ausgebildet, wobei sich der
Zwischenraum 50 zwischen ihnen befindet. Als ein Ergebnis
werden die Ablagerungen an einem Bereich angesammelt, an dem der
Abscherabblättereffekt groß ist, und somit wird
das Ansammeln von Ablagerungen in effizienter Weise eingeschränkt.
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Zweites Ausführungsbeispiel
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Gemäß einer
Einspritzeinrichtung 1 des zweiten Ausführungsbeispiels,
die in 4A bis 4C gezeigt
ist, sind Schlitze 52 radial an einer bodenseitigen Fläche 48 eines
thermischen Expansionselementes 46 ausgebildet. Demgemäß werden, wenn
Ablagerungen sich rittlings an dem Schlitz 52 an der bodenseitigen
Fläche 48 angesammelt haben, diese Ablagerungen
abgeschert, und das Abblättern der Ablagerungen von der
bodenseitigen Fläche 48 wird unterstützt
aufgrund der Expansion und der Kontraktion des thermischen Expansionselementes 46 in der
Nähe des Schlitzes 52 (an dem Rand des Schlitzes 52).
Als ein Ergebnis wird das Abblättern der Ablagerungen,
die nicht rittlings zwischen der Bodenfläche 21 und
der bodenseitigen Fläche 48 sind, ebenfalls unterstützt.
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Drittes Ausführungsbeispiel
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Gemäß einer
Einspritzeinrichtung 1 eines dritten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung sind, wie dies in 5A und
in 5B gezeigt ist, eine Bodenfläche 21 eines
Nadelventils 3 und eine Innenfläche eines Bodens 20 mit
einer Sitzfläche 23 kugelartig ausgebildet. Wenn
die Bodenfläche 21 in ringartiger Weise von der
Sitzfläche 23 ausser Eingriff gelangt oder mit
dieser in Eingriff gelangt, gelangen ein Kraftstoffkanal 12 und
ein Düsenloch 14 in Verbindung oder die Verbindung
zwischen ihnen wird blockiert.
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Ein
thermisches Expansionselement 46 ist in einer Form einer
Scheibe ausgebildet, wobei seine bodenseitige Fläche 48 in
einer Kugelflächenform angeschwollen ist, und es ist in
einer runden Vertiefung 49 aufgenommen, die in einer zum Boden 20 entgegen
gesetzten Richtung an einem untersten Teil der Bodenfläche 21 vertieft
ist. Ein Innendurchmesser der Vertiefung 49 ist größer
als ein Außendurchmesser des thermischen Expansionselementes 46, und
ein ringartiger Zwischenraum 50 ist zwischen einer Innenumfangswand
der Vertiefung 49 und einer Außenumfangswand des
thermischen Expansionselementes 46 ausgebildet. Die Vertiefung 49 ist
derart ausgebildet, dass der Zwischenraum 50 sich an einer Achse
des Düsenlochs 14 befindet.
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Die
bodenseitige Fläche 48 ist eine kugelartige Fläche,
die in einem Kreis einen Rand bildet, und die bodenseitige Fläche 48 und
die Bodenfläche 21 sind so angeordnet, dass sie
im Allgemeinen die gleiche Kugelfläche ausbilden, ohne
dass eine Höhendifferenz zwischen ihnen erzeugt wird. Das
thermische Expansionselement 46 ist an der Bodenfläche 21 durch
Schweißen angebracht, und die Schweißposition
ist die Mitte der bodenseitigen Fläche 48.
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Weitere
Vorteile und Abwandlungen sind für Fachleute offensichtlich.
Die Erfindung ist daher nicht auf die spezifischen Einzelheiten,
das repräsentative Gerät und die gezeigten und
beschriebenen veranschaulichenden Beispiele beschränkt.
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Die
Einspritzeinrichtung 1 weist den Ventilkörper 17, 18,
das Nadelventil 3 und das thermische Expansionselement 46 auf.
Der Ventilkörper weist einen Innenraum 19 und
einen Bodenabschnitt 20 mit einem Düsenloch 14 auf.
Eine Endseite des Raumes ist durch den Bodenabschnitt bedeckt. Das
Nadelventil ist in dem Raum derart untergebracht, dass ein Kraftstoffkanal 11, 12,
der zu dem Loch führt, zwischen einer Innenfläche
des Ventilkörpers und einer Außenfläche
des Nadelventils ausgebildet ist. Der Kanal wird in Bezug auf das
Loch durch die Bewegung des Nadelventils geöffnet oder
geschlossen, so dass ein Kraftstoffeinspritzen begonnen oder angehalten
wird. Die Innenfläche des Bodenabschnittes steht einer
Endfläche 21 des Nadelventils gegenüber.
Das Element ist an der einen Endfläche befestigt. Das Element
ist aus einem Material hergestellt, das einen größeren
thermischen Expansionskoeffizienten als ein Material des Nadelventils
aufweist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2006-329147
A [0006]