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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kraftstoffeinspritzventil zum
Einspritzen von Kraftstoff in eine Brennkraftmaschine oder dergleichen.
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Ein
herkömmliches Kraftstoffeinspritzventil hat eine Nadel
(ein Ventilelement), die elektromagnetisch angetrieben wird, um
Kraftstoff in eine Brennkraftmaschine oder dergleichen einzuspritzen
(siehe
JP 2006-17101A ,
die der
US 7252245 entspricht,
und
JP 2005-171845A ).
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15 der
beiliegenden Zeichnungen zeigt ein herkömmliches Kraftstoffeinspritzventil
(einen Injektor) 91. Das Ventil 91 hat ein Gehäuse 910,
das in sich einen Kraftstoffdurchlass 96 definiert, einen
beweglichen Kern 922 und eine Nadel 940. Der Kern 922 und
die Nadel 940 sind einstückig miteinander ausgebildet
und sind in dem Gehäuse 910 axial hin und her
bewegbar. Die Nadel 940 ist durch eine Druckfeder 926 vorgespannt,
um das Ventil 91 zu schließen.
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Das
Kraftstoffeinspritzventil 91 hat ferner einen Stator 921 und
eine Spule 951. Wenn an der Spule 951 ein Strom
angelegt wird, dann wird zwischen dem Stator 921 und dem
beweglichen Kern 922 eine magnetische Anziehungskraft entwickelt. Die
Anziehungskraft bewegt den Kern 922 und die Nadel 940 in
Richtung des Stators 921 gegen die Kraft der Druckfeder 926,
um das Ventil 91 zu öffnen. Wenn die Stromzufuhr
zu der Spule 951 unterbrochen wird oder die Spule 951 entregt
wird, dann bewegt die Kraft der Feder 926 den Kern 922 und
die Nadel 940 von dem Stator 921 weg, um das Ventil 91 zu
schließen.
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Wenn
die Spule 951 mit Strom versorgt wird oder erregt wird,
dann kollidiert der bewegliche Kern 922, der einstückig
mit der Nadel 940 ausgebildet ist, mit dem Stator 921 und
prallt von dem Stator 921 zurück. Als ein Ergebnis,
insbesondere dann, wenn das Kraftstoffeinspritzventil 91 für
eine kurze Zeitspanne angetrieben wird, ist die Einspritzmenge nicht
zu der Zeitspanne proportional, sodass es schwierig ist, die Menge
zu steuern. Als ein Ergebnis ist es unvorteilhafter Weise unmöglich,
die minimale steuerbare Einspritzmenge zu reduzieren.
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Um
dieses Problem zu lösen, wird ein Kraftstoffeinspritzventil
vorgeschlagen, in dem der bewegliche Kern und der Stator zwischen
sich eine große Kontaktfläche haben. Als ein Ergebnis
vergrößert die große Kontaktfläche
die zwischen dem beweglichen Kern und dem Stator entwickelte Verdrängungskraft und
dadurch findet ein kleiner Rückprall statt, wenn die Spule
des Kraftstoffeinspritzventils beim Öffnungsvorgang des
Ventils mit Strom versorgt wird. Jedoch ist die große Verdrängungskraft
dafür verantwortlich, dass die Nadel des Kraftstoffeinspritzventils beim
Schließen des Ventils ein schlechteres Ansprechverhalten
hat. Dies erhöht auf unvorteilhafte Weise die minimale
steuerbare Einspritzmenge oder verursacht einen anderen Nachteil,
der der Einspritzcharakteristik des Kraftstoffeinspritzventils zuzuordnen
ist.
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In
Hinsicht auf die herkömmlichen Nachteile ist es die Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, ein Kraftstoffeinspritzventil bereitzustellen,
das mit einem kleinen Rückprall öffnet und schließt
und das ein gutes Ansprechverhalten des Ventilelements aufweist,
sodass die Einspritzeigenschaft des Ventils verbessert ist.
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Um
die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen, ist ein
Kraftstoffeinspritzventil bereitgestellt, das ein rohrförmiges
Gehäuse, einen rohrförmigen Stator, einen rohrförmigen
beweglichen Kern, eine Spule, ein Düsenloch, ein Ventilelement
und zumindest einen Verbindungsdurchlass aufweist. Das Gehäuse
definiert in sich einen Kraftstoffkanal, durch den Kraftstoff strömt.
Der Stator ist in dem Gehäuse aufgenommen. Der bewegliche
Kern ist in dem Gehäuse aufgenommen. Der bewegliche Kern
liegt dem Stator in Achsrichtung gegenüber. Der bewegliche Kern
definiert eine dort hindurch ausgebildete Bohrung. Der bewegliche
Kern hat eine an den Stator angrenzende Endfläche. Die
Endfläche hat einen Bereich, der dem Stator gegenüber
liegt. Der Bereich hat eine kontaktfreie Fläche, die daran
gehindert ist, mit dem Stator in Kontakt zu kommen, sowie eine Kontaktfläche,
die dazu angepasst ist, mit dem Stator in Kontakt zu kommen. Die
kontaktfreie Fläche und der Stator definieren zwischen
sich einen Raum, wenn die Kontaktfläche mit dem Stator
in Kontakt ist. Die Spule ist dazu angepasst, ein magnetisches Feld zu
erzeugen, wenn die Spule erregt ist, um zwischen dem Stator und
dem beweglichen Kern eine magnetische Anziehungskraft zu entwickeln,
und die magnetische Anziehungskraft lässt den Stator den
beweglichen Kern derart anziehen, dass die Kontaktfläche
des beweglichen Kerns mit dem Stator in Kontakt gebracht wird. Das
Düsenloch befindet sich an einem stromabwärtigen
Ende des Gehäuses bezüglich einer Kraftstoffströmungsrichtung.
Das Ventilelement ist in der Bohrung des beweglichen Kerns verschiebbar
aufgenommen. Das Ventilelement erstreckt sich durch die Bohrung.
Das Ventilelement ist von dem beweglichen Kern getrennt. Das Ventilelement
hat einen Körper und einen Anschlag, der von dem Körper radial
auswärts vorragt. Der Anschlag des Ventilelements ist so
konfiguriert, dass er mit dem beweglichen Kern derart in Eingriff
gelangt, dass das Ventilelement zum Öffnen oder Schließen
des Kraftstoffkanals des Gehäuses zum Zwecke der Steuerung
der Einspritzung des Kraftstoffs durch das Düsenloch zusammen
mit dem beweglichen Kern in Achsrichtung bewegbar ist. Der zumindest
eine Verbindungsdurchlass ist an den Raum gekoppelt. Der Kraftstoffkanal hat
einen ersten Kraftstoffdurchlass, der im Inneren des Stators bezüglich
der Strömungsrichtung stromaufwärts des beweglichen
Kerns definiert ist und hat einen zweiten Kraftstoffdurchlass, der
sich bezüglich der Strömungsrichtung stromabwärts
des beweglichen Kerns befindet. Der zumindest eine Verbindungsdurchlass
verbindet den Raum mit einem entsprechenden Durchlass aus dem ersten
Kraftstoffdurchlass und dem zweiten Kraftstoffdurchlass.
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Die
Erfindung ist zusammen mit zusätzlichen Aufgaben, Merkmalen
und Vorteilen am besten aus der folgenden Beschreibung, den anhängenden
Ansprüchen und den beiliegenden Zeichnungen verständlich,
in denen:
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1 eine
axiale Schnittansicht eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
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2A eine
vergrößerte Schnittansicht eines Teils des Kraftstoffeinspritzventils
gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
in einem Zustand zeigt, in dem das Ventil geschlossen ist;
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2B eine
hintere Endansicht des beweglichen Kerns des Kraftstoffeinspritzventils
gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
zeigt;
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3 eine
vergrößerte axiale Schnittansicht eines Teils
des Kraftstoffeinspritzventils gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel in einem Zustand zeigt, in dem das
Ventil geöffnet ist;
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4A ein
Graph ist, der ein Antriebssignal zeigt, das im ersten Ausführungsbeispiel
dann erzeugt wird, wenn sich das Ventil schließt;
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4B ein
Graph ist, der eine Hubwellenform des Ventils zeigt, die dem Schließen
des Ventils im ersten Ausführungsbeispiel zugeordnet ist;
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5A eine
axiale Schnittansicht eines Teils eines Kraftstoffeinspritzventils
gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt, die Positionen der Verbindungsdurchlässe
des beweglichen Kerns des Ventils zeigt;
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5B eine
Rückansicht des in 5A gezeigten
beweglichen Kerns ist;
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6A eine
axiale Schnittansicht eines Teils eines anderen Kraftstoffeinspritzventils
gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
ist, die die Positionen der Verbindungsdurchlässe des beweglichen
Kerns des Ventils zeigt;
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6B eine
Rückansicht des beweglichen Kerns eines anderen Kraftstoffeinspritzventils
gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
ist, die die Positionen der Verbindungsdurchlässe des Kerns
zeigt;
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6C eine
Rückansicht des beweglichen Kerns noch eines anderen Kraftstoffeinspritzventils gemäß dem
zweiten Ausführungsbeispiel ist, die die Positionen der
Verbindungsdurchlässe des Kerns zeigt;
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7A eine
axiale Schnittansicht eines Teils noch eines anderen Kraftstoffeinspritzventils
gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
ist, die die Positionen der Verbindungsdurchlässe des beweglichen Kerns
des Ventils zeigt;
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7B eine
Rückansicht des in 7A gezeigten
beweglichen Kerns ist;
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8A eine
axiale Schnittansicht eines Teils eines Kraftstoffeinspritzventils
gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist, die die Positionen der Verbindungsdurchlässe
des Stators des Ventils zeigt;
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8B eine
Vorderendansicht des in 8A gezeigten
Stators ist;
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9A eine
axiale Schnittansicht eines Teils noch eines anderen Kraftstoffeinspritzventils
gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel
ist, die die Positionen der Verbindungsdurchlässe des Stators
des Ventils zeigt;
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9B eine
Vorderendansicht des in 9A gezeigten
Stators ist;
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10A eine axiale Schnittansicht eines Teils noch
eines anderen Kraftstoffeinspritzventils gemäß dem
dritten Ausführungsbeispiel ist, die die Positionen der
Verbindungsdurchlässe des Stators des Ventils zeigt;
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10B eine Vorderendansicht des in 10A gezeigten Stators ist;
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11A eine axiale Schnittansicht eines Teils noch
eines anderen Kraftstoffeinspritzventils gemäß dem
dritten Ausführungsbeispiel ist, die die Positionen der
Verbindungsdurchlässe des Stators des Ventils zeigt;
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11B eine Vorderendansicht des in 11A gezeigten Stators ist;
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12A eine axiale Schnittansicht eines Teils eines
Kraftstoffeinspritzventils gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist, die die Formen der vorderen Endfläche
des Stators des Ventils und der hinteren Endfläche des
beweglichen Kerns des Ventils zeigt, und die zudem die Positionen
der Kontaktflächen und kontaktfreien Flächen des
Kerns zeigt;
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12B eine axiale Schnittansicht eines Teils eines
anderen Kraftstoffeinspritzventils gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist, die
die Formen der vorderen Endfläche des Stators des Ventils
und der hinteren Endfläche des beweglichen Kerns des Ventils
zeigt und die zudem die Positionen der Kontaktflächen und
der kontaktfreien Flächen des Kerns zeigt;
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13A eine axiale Schnittansicht eines Teils eines
anderen Kraftstoffeinspritzventils gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel ist, die die Formen der vorderen Endfläche
des Stators des Ventils und der hinteren Endfläche des
beweglichen Kerns des Ventils zeigt und die zudem die Positionen
der Kontaktfläche und der kontaktfreien Fläche
des Kerns zeigt;
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13B eine axiale Schnittansicht eines Teils eines
anderen Kraftstoffeinspritzventils gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel ist, die die Formen der vorderen Endfläche
des Stators des Ventils und der hinteren Endfläche des
beweglichen Kerns des Ventils zeigt und die zudem die Positionen
der Kontaktfläche und der kontaktfreien Fläche
des Kerns zeigt;
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13C eine axiale Schnittansicht eines Teils eines
anderen Kraftstoffeinspritzventils gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel ist, die die Formen der vorderen Endfläche
des Stators des Ventils und der hinteren Endfläche des
beweglichen Kerns des Ventils zeigt und die zudem die Positionen
der Kontaktfläche und der kontaktfreien Fläche
des Kerns zeigt;
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14 ein
Schaubild ist, das eine Beziehung zwischen einem Flächenverhältnis
und einer Ventilöffnungszeitspanne zeigt und das eine weitere
Beziehung zwischen dem Flächenverhältnis und der
Anziehungskraft gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
zeigt; und
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15 eine
axiale Schnittansicht eines herkömmlichen Injektors ist.
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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1, 2A, 2B und 3 zeigen
ein Kraftstoffeinspritzventil (einen Injektor) 1 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Unter
Bezugnahme auf 1 ist das Kraftstoffeinspritzventil 1 an
dem (Zylinder-)Kopf eines direkt einspritzenden Ottomotors (nicht
gezeigt) montiert, es kann jedoch alternativ für einen
indirekt einspritzenden Ottomotor oder eine Dieselkraftmaschine
verwendet werden.
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Das
Kraftstoffeinspritzventil 1 hat ein Düsenloch 34,
das an einem vorderen Ende des Ventils 1 ausgebildet ist.
Das vordere Ende des Kraftstoffeinspritzventils entspricht einer
stromabwärtigen Seite des Kraftstoffeinspritzventils 1 bezüglich
einer Kraftstoffströmungsrichtung. Zudem entspricht ein
hinteres Ende des Kraftstoffeinspritzventils 1 einem Ende des
Ventils 1, das der Vorderseite entgegengesetzt ist, und
entspricht einer stromaufwärtigen Seite des Ventils 1 bezüglich
der Strömungsrichtung.
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Das
Kraftstoffeinspritzventil 1 hat ein rohrförmiges
Gehäuse 10, das in sich einen Kraftstoffkanal 6 definiert.
Das Gehäuse 10 hat ein Rohr 11, einen rohrförmigen,
nicht magnetischen Teil 12 und einen rohrförmigen
Halter 13, die mittels Laserschweißen oder dergleichen
miteinander integriert sind.
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Ein
rohrförmiger Stator 21 ist in der radial inneren
Seite des Rohrs 11 aufgenommen und ist in das Rohr 11 pressgepasst.
Der Stator 21 nimmt in sich ein Einstellrohr 28 und
eine erste Druckfeder 26 an einer radial inneren Seite
des Stators 21 auf. Das Rohr 11 und der Stator 21 sind
aus einem magnetischen Material gefertigt.
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Ein
externer Anschluss 19 ist in das hintere Ende 112 des
Rohrs 11 pressgepasst und hat einen Kraftstoffeinlass 191,
der in einem hinteren Ende des externen Anschlusses 19 ausgebildet
ist. Eine (nicht gezeigte) Kraftstoffpumpe versorgt den Kraftstoffeinlass 191 mit
dem Kraftstoff von einem (nicht gezeigten) Kraftstofftank. Der externe
Anschluss 19 ist mit einem Filterelement 18 versehen,
durch das der zu dem Einlass 191 zugeführte Kraftstoff
in einen Kraftstoffdurchlass 61 im Inneren des Rohrs 11 strömt. Das
Filterelement 18 beseitigt Fremdstoffe von dem Kraftstoff
und der Kraftstoffdurchlass 61 entspricht dem ersten Kraftstoffdurchlass
des Kraftstoffkanals 6.
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Das
vordere Ende des Rohrs 11 ist an das hintere Ende des nicht
magnetischen Teils 12 gepasst, das aus einem nicht magnetischen
Material gefertigt ist. Das vordere Ende des nicht magnetischen
Teils 12 ist an dem hinteren Ende des Halters 13 fixiert,
der aus einem magnetischen Material gefertigt ist. Das nicht magnetische
Teil 12 verhindert einen Kurzschluss zwischen dem Rohr 11 und
dem Halter 13, die aus einem magnetischen Material gefertigt
sind.
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Das
vordere Ende 131 des Halters 13 nimmt in sich
einen rohrförmigen Ventilkörper 31 auf,
der mittels Presspassens, Schweißens oder dergleichen an
das vordere Ende 131 des Halters 13 fixiert ist. Der
Ventilkörper 31 hat eine innere konische Fläche, die
in Richtung dessen vorderen Endes konisch verläuft. An
der konischen Fläche ist ein Ventilsitz 32 ausgebildet.
Das Düsenloch 34 ist so definiert, dass es sich
durch den vorderen Endteil des Ventilkörpers 31 erstreckt
und eine Verbindung zwischen der Innenseite und der Außenseite
des Ventilkörpers 31 herstellt. Alternativ können
eine Vielzahl von Düsenlöchern 34 ausgebildet
sein.
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Der
Halter 13 nimmt einen rohrförmigen, beweglichen
Kern 22 und eine rohrförmige Nadel 40 in sich
auf. Der bewegliche Kern 22 ist in dem Halter 13 axial
hin und her bewegbar und ist aus magnetischem Material gefertigt.
Die Nadel 40 dient als ein Ventilelement und ist zusammen
mit dem beweglichen Kern 22 axial hin und her bewegbar.
Die Nadel 40 ist im Wesentlichen koaxial zu dem Ventilkörper 31 vorgesehen.
Die Nadel 40 hat einen an dem vorderen Ende der Nadel 40 ausgebildeten
Dichtungsabschnitt 42. Der Dichtungsabschnitt 42 ist
dazu angepasst, dass er sich auf den Ventilsitz 32 aufsetzt.
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Ein
Kraftstoffdurchlass 62 ist axial innerhalb der Nadel 40 definiert
und ein Kraftstoffloch 45 ist radial in der Nadel 40 definiert.
Der Kraftstoff in der Nadel 40 strömt durch den
Kraftstoffdurchlass 62 und durch das Kraftstoffloch 45 in
einen Kraftstoffdurchlass 63, der zwischen der Außenumfangsfläche
der Nadel 40 und der Innenumfangsfläche des Halters 13 definiert
ist. Der Kraftstoffdurchlass 62 ist ein Teil des Kraftstoffkanals 6 und
der Kraftstoffdurchlass 63 entspricht einem zweiten Kraftstoffdurchlass
des Kraftstoffkanals 6. Wie vorstehend erwähnt
ist, ist der Kraftstoffkanal 6 in dem Gehäuse 11 definiert
und genauer gesagt hat der Kraftstoffkanal 6 den in dem Stator 21 definierten
Durchlass 61, den in der Nadel 40 definierten
Durchlass 62 und den außerhalb der Nadel 40 definierten
Durchlass 63.
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Der
bewegliche Kern 22 und die Nadel 40 sind voneinander
getrennt und sind relativ zueinander axial bewegbar. Der bewegliche
Kern 22 hat eine Bohrung 220, die so ausgebildet ist,
dass sie sich durch den beweglichen Kern 22 erstreckt,
und die Nadel 40 ist der Bohrung 220 verschiebbar.
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Wie
dies in 2A und 2B gezeigt
ist, hat die hintere Endfläche 230 des beweglichen
Kerns 22 einen Bereich oder einen Abschnitt, der dem Stator 21 gegenüberliegt.
Der zugewandte Bereich hat eine Kontaktfläche 231 und
eine kontaktfreie Fläche 232. Der Stator 21 zieht
den beweglichen Kern 22 derart an, dass die Kontaktfläche 231 mit
dem Stator 21 in Kontakt gebracht wird. Die kontaktfreie
Fläche 232 wird daran gehindert, mit dem Stator 21 in
Kontakt zu kommen. Zwischen dem Stator 21 und der kontaktfreien
Fläche 232 ist ein ringförmiger Raum 20 definiert.
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In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ragt ein Teil des
zugewandten Bereichs der Kernendfläche 230 als
die Kontaktfläche 231 vor und der andere Teil
dieses Bereichs ist die kontaktfreie Fläche 232,
die radial außerhalb der Kontaktfläche 231 vorgesehen
ist.
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Wie
in 2A und 2B gezeigt
ist, definiert der bewegliche Kern 22 eine Vielzahl von
Verbindungsdurchlässen 25, die sich durch den
beweglichen Kern 22 erstrecken. Die Verbindungsdurchlässe 25 verbinden
den ringförmigen Raum 20 mit dem Kraftstoffdurchlass 63 des
stromabwärts des beweglichen Kerns 22 angeordneten
Halters 13.
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In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erstrecken sich die
Verbindungsdurchlässe 25 in Achsrichtung durch
den beweglichen Kern 22 und öffnen sich in der
kontaktfreien Fläche 232. Bei Intervallen von
90 Grad sind vier Verbindungsdurchlässe 25 einer
nach dem anderen in der Nähe der äußeren
Umfangskante des beweglichen Kerns 22 angeordnet und jeder
der Verbindungsdurchlässe 25 hat im Schnitt eine
kreisartige Form.
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Wie
in 1 gezeigt ist, hat das hintere Ende der Nadel 40 einen
Nadelanschlag 401, der von einem rohrförmigen
Körper der Nadel 40 radial auswärts vorragt.
Der Nadelanschlag 401 hat eine hintere Endfläche,
die mit der vorderen Endfläche der als ein elastisches
Element dienenden ersten Druckfeder 26 in Kompressionskontakt
ist. Das vordere Ende des beweglichen Kerns 22 ist mit
dem hinteren Ende einer zweiten Druckfeder 27 in Kompressionskontakt,
die als ein weiteres elastisches Element dient. Die zwei elastischen
Elemente sind nicht auf die Druckfedern beschränkt, sondern
können Blattfedern, Gasdämpfer oder Flüssigkeitsdämpfer
sein. Ferner hat der Nadelanschlag 401 eine vordere Endfläche,
die mit der hinteren Endfläche 230 des beweglichen
Kerns 22 in Eingriff gebracht werden kann.
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Wie
dies vorstehend erwähnt ist, ist das Einstellrohr 28 in
den Stator 21 pressgepasst. Die Belastung der ersten Druckfeder 26 variiert
mit der axialen Stellung des Einstellrohrs 28 relativ zu
dem Stator 21. Die erste Druckfeder 26 hat eine
axiale Kompressionskraft und spannt die Nadel 40 und den
beweglichen Kern 22, die einstückig miteinander
ausgebildet sind, derart vor, dass der Dichtungsabschnitt 42 auf dem
Ventilsitz 32 aufsitzt. Die zweite Druckfeder 27 spannt
den beweglichen Kern 22 vor, um das hintere Ende des beweglichen
Kerns 22 mit dem Nadelanschlag 401 der Nadel 40 in
Kompressionskontakt zu halten. Als ein Ergebnis wird die Nadel 40 zusammen mit
dem beweglichen Kern 22 axial bewegt, um den Kraftstoffkanal 6 des
Gehäuses 10 zum Zwecke der Steuerung der Einspritzung
von Kraftstoff durch das Düsenloch 34 zu öffnen
oder zu schließen.
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Radial
außerhalb des Rohrs 11 ist eine Spulenbaugruppe 50 vorgesehen,
die integral aus einer hohlen, zylindrischen Spule 51,
einem Formkörper 52 und einem elektrischen Anschluss 53 aufgebaut ist.
Die Spule 51 ist durch den aus Kunstharz gefertigten Formkörper 52 bedeckt.
Der Innenumfang und der Außenumfang der Spule 51 sind
von dem Formkörper 52 bedeckt. Die Spule 51 bedeckt
die Außenumfangsseite des Rohrs 11 in Umfangsrichtung
und kontinuierlich. Der Formkörper 52 und der
elektrische Anschluss 53 sind einstückig aus Harz
ausgebildet. Die Spule 51 ist mittels eines Drahtelements 54 mit dem
Anschlusspunkt 55 des elektrischen Anschlusses 53 verbunden.
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Ein
Zylinderplattengehäuse 14 ist radial außerhalb
des Außenumfangs der Spule 51 vorgesehen oder
das Plattengehäuse 14 nimmt die Spule 51 auf.
Die Spule 51, die mit dem Formkörper 52 bedeckt
ist, ist zwischen dem Plattengehäuse 14 und dem
Rohr 11 gehalten. Das hintere Ende des Formkörpers 52 ist
mit einer Abdeckung 15 bedeckt. Das Plattengehäuse 14 und
die Abdeckung 15 sind aus einem magnetischen Material gefertigt.
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Nun
wird nachstehend der Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils 1 beschrieben.
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Während
die Spule 51 nicht mit Strom versorgt ist oder wenn die
Spule 51 entregt ist, wird zwischen dem Stator 21 und
dem beweglichen Kern keine magnetische Anziehungskraft entwickelt,
sodass die erste Druckfeder 26 den Kern 22 außer
Kontakt mit dem Stator 21 hält, wie dies in 2A gezeigt
ist. Dementsprechend sitzt der Dichtungsabschnitt 42 der
Nadel 40 auf dem Ventilsitz 32 auf (das Ventil
ist geschlossen), wenn die Spule 51 nicht mit Strom versorgt
wird, sodass durch das Düsenloch 34 kein Kraftstoff eingespritzt
wird.
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Wenn
die Spule 51 mit Strom versorgt wird oder wenn die Spule 51 erregt
wird, dann wird an der Spule 51 ein Magnetfeld erzeugt.
Das Magnetfeld erzeugt Magnetflüsse in dem durch die Gehäuseplatte 14,
den Halter 13, den beweglichen Kern 22, den Stator 21 und
die Abdeckung 15 gebildeten Magnetkreis. Dies entwickelt
eine magnetische Anziehungskraft zwischen dem Stator 21 und
dem beweglichen Kern 22, die miteinander nicht in Kontakt
sind. Wenn die Anziehungskraft die Kraft der ersten Druckfeder 26 überschreitet,
dann bewegen sich der bewegliche Kern 22 und die Nadel 40 in
Richtung des Stators 21, bis die Kontaktfläche 231 des
Kerns mit dem Stator 21 in Kontakt gelangt, wie dies in 3 gezeigt
ist. Als ein Ergebnis kommt der Dichtungsabschnitt 42 der
Nadel von dem Ventilsitz 32 außer Kontakt oder wird
davon gelöst und dadurch wird das Ventil geöffnet.
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Der
in den Kraftstoffeinlass 191 eingeströmte Kraftstoff
strömt durch das Filterelement 18, den Kraftstoffdurchlass 61 im
inneren des Rohrs, das Einstellrohr 28, den Kraftstoffdurchlass 62 im
Inneren der Nadel 40 und das Kraftstoffloch 45 in
den Kraftstoffdurchlass 63 außerhalb der Nadel 40.
Dann strömt der Kraftstoff von dem Kraftstoffdurchlass 63 durch
den Raum zwischen dem Ventilkörper 31 und der
Nadel 40, die gegenwärtig nicht mit dem Ventilsitz 32 in
Kontakt ist, und wird durch das Düsenloch 34 eingespritzt.
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Wenn
die Stromzufuhr zu der Spule 51 unterbrochen ist oder wenn
die Spule 51 entregt wird, dann wird zwischen dem Stator 21 und
dem beweglichen Kern 22 keine magnetische Anziehungskraft entwickelt,
sodass die erste Druckfeder 26 den beweglichen Kern 22 und
die Nadel 40 von dem Stator 21 wegbewegt. Dies
bringt den beweglichen Kern 22 aus dem Kontakt mit dem
Stator 21, wie dies in 2A gezeigt
ist, und setzt den Dichtungsabschnitt 42 der Nadel 40 wieder
auf den Ventilsitz 32 auf (das Ventil ist geschlossen),
sodass die Einspritzung von Kraftstoff durch das Düsenloch 34 stoppt.
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Nachstehend
werden Vorteile des Kraftstoffeinspritzventils 1 beschrieben.
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Wie
dies bereits gesagt wurde, wird zwischen dem Stator 21 und
dem beweglichen Kern 22 eine magnetische Anziehungskraft
entwickelt, wenn die Spule 51 mit Strom versorgt wird.
Die Anziehungskraft bewegt den beweglichen Kern 22 so,
dass er mit dem Stator 21 in Kontakt kommt und dadurch bewegt
er die Nadel 40 in Richtung des Stators 21, sodass
sich das Kraftstoffeinspritzventil 1 öffnet.
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In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat der zugewandte
Bereich der hinteren Endfläche 230 des beweglichen
Kerns 22 eine Kontaktfläche 231 und eine
kontaktfreie Fläche 232. Die Kontaktfläche 231 kommt
mit dem Stator 21 in Kontakt, wenn der Stator den beweglichen
Kern 22 anzieht. Die kontaktfreie Fläche 231 kommt
mit dem Stator 21 nicht in Kontakt. Der ringförmige
Raum 20 ist zwischen der kontaktfreien Fläche 232 und
dem Stator 21 ausgebildet. Der bewegliche Kern 22 hat
die Verbindungsdurchlässe 25 und die Verbindungsdurchlässe 25 stellen
eine Verbindung zwischen dem ringförmigen Raum 20 und
dem Kraftstoffdurchlass 63 in dem Halter 13 bereit,
der dem sich stromabwärts des Kerns 22 befindlichen
zweiten Kraftstoffdurchlass des Kraftstoffkanals 6 entspricht.
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Wenn
sich das Kraftstoffeinspritzventil 1 öffnet, kommt
lediglich die Kontaktfläche 231 des beweglichen
Kerns 22 mit dem Stator 21 in Kontakt, wobei die
kontaktfreie Fläche 232 mit dem Stator 21 nicht
in Kontakt kommt. Mit anderen Worten hält der ringförmige
Raum 20 die kontaktfreie Fläche 232 kontaktfrei
von dem Stator 21, und zwar selbst dann, während
der bewegliche Kern 22 mit dem Stator 21 in Kontakt
ist. Der ringförmige Raum 20 und die Verbindungsdurchlässe 25,
die mit diesem Raum eine Verbindung herstellen, ermöglichen
dem Kraftstoff in dem beweglichen Kern und dem Stator 21 zu
dem Kraftstoffkanal 6 zu entweichen.
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Wenn
der bewegliche Kern 22 mit dem Stator 21 in Kontakt
kommt, dann wird der Kraftstoff zwischen dem beweglichen Kern 22 und
dem Stator 21 zusammengedrückt. Der zusammengedrückte
Kraftstoff kann von dem ringförmigen Raum 20 in
die Verbindungsdurchlässe 25 strömen.
Dies verringert den an dem beweglichen Kern 22 wirkenden
Fluidwiderstand beim Öffnen des Kraftstoffeinspritzventils 1. Die
Widerstandsverringerung verbessert das Ansprechverhalten der Nadel 40 für
die Bewegung mit dem beweglichen Kern 22. Genauer gesagt
erhöht die Widerstandsverringerung die Geschwindigkeit, mit
der sich die Nadel 40 aus dem Kontakt mit dem Ventilsitz 32 herausbewegt.
Diese erhöhte Geschwindigkeit verkürzt die Zeit,
die das Kraftstoffeinspritzventil 1 benötigt,
um nach dem Starten des Öffnungsvorgangs geöffnet
zu werden. Genauer gesagt hat der Stator 21 einen Innenumfangsabschnitt
der dem Außenumfangsabschnitt des Nadelanschlags 401 gegenüberliegt.
Der Außenumfangsabschnitt des Nadelanschlags 401 und
der entsprechenden Innenumfangsabschnitt des Stators 21 definieren
eine Drossel zwischen sich, die in vorteilhafter Weise den Austausch
von Kraftstoff zwischen dem Stator und dem beweglichen Kern 22 drosselt.
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In
dem Ausführungsbeispiel sind der bewegliche Kern 22 und die
Nadel 40 getrennte Teile. Die Nadel 40 ist durch
die Bohrung 220 des beweglichen Kerns 22 verschiebbar.
Der bewegliche Kern 22 und die Nadel 40 sind getrennte
Teile. Mit anderen Worten sind der bewegliche Kern 22 und
die Nadel 40 nicht aneinander befestigt und dadurch sind
der bewegliche Kern 22 und die Nadel 40 unabhängig
voneinander in der axialen Richtung relativ zueinander beweglich.
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Während
eines Ereignisses des Öffnens des Kraftstoffeinspritzventils 1 bewegt
sich der bewegliche Kern 22 mit der Nadel 40 in
Richtung des Stators 21. Infolge der vorstehend genannten
getrennten Struktur des beweglichen Kerns 22 und der Nadel 40 wird
dann, wenn der bewegliche Kern 22 mit dem Stator 21 zusammenprallt,
lediglich die träge Masse des beweglichen Kerns 22 auf
den Stator 21 aufgebracht. Genauer gesagt erzeugt der Aufprall
beim Kollidieren des beweglichen Kerns 22 mit dem Stator 21 eine
Reaktionskraft, die auf den Kern 22 in einer von dem Stator 21 wegweisenden
Richtung aufgebracht wird. In dem Vorgenannten entspricht die Reaktionskraft
der Größe der Trägheitskraft des beweglichen
Kerns 22. Im Gegensatz dazu nimmt die Nadel 40 die
in der von dem Stator 21 wegweisenden Richtung aufgebrachte
Kraft nicht auf (mit anderen Worten bleibt die Trägheitskraft
auf die Nadel 40 in einer zu dem Stator 21 weisenden
Richtung aufgebracht), da die Nadel 40 nicht mit dem Stator 21 kollidiert
und da die Nadel 40 von dem beweglichen Kern 22 unabhängig
ist. Somit sorgt die vorstehend erwähnte Trägheitskraft
dafür, dass sich die Nadel 40 weiterhin in der
zu dem Stator 21 weisenden Richtung bewegt.
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Dementsprechend
ist die träge Masse (die Kollisionsenergie), die dann ausgeübt
wird, wenn der bewegliche Kern 22 mit dem Stator 21 kollidiert,
geringer bzw. leichter als in anderen Fällen, in denen der
Kern 22 und der Stator 21 miteinander befestigt sind.
Dies unterdrückt den Rückprall des beweglichen
Kerns 22 von dem Stator 21, der durch die Kollision
des Stators 21 und des beweglichen Kerns 22 miteinander
hervorgerufen wird, wenn sich das Kraftstoffeinspritzventil 1 öffnet,
stark. Der unterdrückte Rückprall macht es möglich,
die Menge des durch das Kraftstoffeinspritzventil 1 bei öffnendem
Ventil eingespritzten Kraftstoffs präzise zu steuern.
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Wenn
der bewegliche Kern 22 mit dem Stator 21 in Kontakt
ist, dann entwickelt der zwischen dem beweglichen Kern 22 und
dem Stator 21 vorhandene Kraftstoff eine Verdrängungskraft
zwischen deren Kontaktflächen. Im Allgemeinen ist es dann, wenn
die Verdrängungskraft an dem beweglichen Kern 22 und
dem Stator 21 wirkt, schwieriger, dass der bewegliche Kern 22 von
dem Stator 21 wegbewegt wird. Mit anderen Worten ist der
Rückprall oder das Geklapper des beweglichen Kerns 22 stärker
begrenzt oder stärker unterdrückt, wenn die größere Verdrängungskraft
aufgebracht oder erzeugt wird.
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Da
der bewegliche Kern 22 und die Nadel 40 getrennte
Teile sind, wie dies vorstehend erwähnt ist, wird der Rückprall
stark unterdrückt, wenn sich das Kraftstoffeinspritzventil 1 öffnet.
Im Vergleich zu herkömmlichen Kraftstoffeinspritzventilen
ist die kleinere Verdrängungskraft in der Lage, den Rückprall
des beweglichen Kerns 22 ausreichend zu unterdrücken, sodass
die Verschlechterung der Kraftstoffeinspritzeigenschaft des Kraftstoffeinspritzventils 1 begrenzt wird.
Zudem ist es möglich, den Kontaktbereich zwischen dem beweglichen
Kern 22 und dem Stator 21, der auf die Verdrängungskraft
Einfluss ausübt, zu verringern.
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In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kommt lediglich die Kontaktfläche 231 des
beweglichen Kerns 22 mit dem Stator 21 in Kontakt
und daher ist die Kontaktfläche zwischen dem beweglichen Kern 22 und
dem Stator 21 reduziert, sodass die Verdrängungskraft
reduziert ist.
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Wenn
die Stromzufuhr zu der Spule 51 unterbrochen ist, wie dies
vorstehend erwähnt ist, wird zwischen dem Stator 21 und
dem beweglichen Kern 22, die miteinander in Kontakt sind,
keine magnetische Anziehungskraft entwickelt. Dies ermöglicht dem
beweglichen Kern 22, sich aus dem Kontakt mit dem Stator 21 herauszubewegen,
wobei sich die Nadel 40 von dem Stator 21 wegbewegt,
sodass sich das Kraftstoffeinspritzventil 1 schließt.
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In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird, wie dies vorstehend
erwähnt ist, die zwischen dem beweglichen Kern 22 und
dem Stator 21 in einem Zustand, in dem der bewegliche Kern 22 und
der Stator 21 miteinander in Kontakt sind, entwickelte Verdrängungskraft
reduziert. Als ein Ergebnis wird der bewegliche Kern 22 während
des Schließens des Kraftstoffeinspritzventils 1 weniger
in Richtung des Stators 21 vorgespannt und bewegt sich
daher einfacher in einer Richtung von dem Stator 21 weg
oder in Richtung des Düsenlochs 34. Dies verbessert
das Ansprechverhalten der Bewegung der Nadel 40 mit dem
beweglichen Kern 22. Genauer gesagt ist es möglich,
die Zeitspanne, die bis zu dem Zeitpunkt gemessen wird, zu dem die
Nadel 40 mit der Bewegung in Richtung des Düsenlochs 34 beginnt,
oder die Zeitspanne zu verkürzen, die bis zu dem Zeitpunkt
gemessen wird, zu dem der Schließvorgang zum Schließen
des Düsenlochs 34 gestartet wird.
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Während
eines Ereignisses des Schließens des Kraftstoffeinspritzventils 1 bieten
die Verbindungsdurchlässe 25 ebenso Vorteile.
Genauer gesagt wird dem Kraftstoff, nachdem der bewegliche Kern 22 den
Stator 21 verlässt, ermöglicht, von den Verbindungsdurchlässen 25 durch
den ringförmigen Raum 20 in den Raum zwischen
der Kontaktfläche 231 des Kerns 22 und
des Stators 21 zu strömen. Dementsprechend ist
es selbst beim Schließen des Kraftstoffeinspritzventils 1 möglich,
den Fluidwiderstand des beweglichen Kerns 22 zu verringern
und dadurch das Ansprechverhalten der Bewegung der Nadel 40 mit
dem Kern 22 zu verbessern. Genauer gesagt ist es möglich,
die Bewegungsgeschwindigkeit der Nadel 40 in Richtung der
Schließstellung zum Schließen des Düsenlochs 34 zu
erhöhen. Dies verkürzt die zwischen dem Zeitpunkt,
zu dem der Schließvorgang des Ventils 1 gestartet
wird, und dem Zeitpunkt, zu dem der Schließvorgang vollendet
ist, gemessene Zeitspanne. Zudem definieren der Außenumfangsabschnitt
des Nadelanschlags 401 und der entsprechenden Innenumfangsabschnitt
des Stators 21 zwischen sich eine Drossel, die in vorteilhafter Weise
einen Austausch von Kraftstoff zwischen dem Stator 21 und
dem beweglichen Kern 22 drosseln.
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Die
Verbindungsdurchlässe 25 sind mit dem ringförmigen
Raum 20 in Verbindung, der zwischen der kontaktfreien Fläche 232 des
beweglichen Kerns 22 und dem Stator 21 ausgebildet
ist. Um die Wirkung der Verdrängungskraft nicht zu verschlechtern, sind
die Verbindungsdurchlässe 25 von der Kontaktfläche 231 des
beweglichen Kerns 22, die die Verdrängungskraft
beeinflusst, beabstandet positioniert. Beispielsweise beinhalten
die Wirkung oder der Vorteil der Verdrängungskraft das
Unterdrücken des Rückpralls, sodass der Rückprall
die Kraftstoffeinspritzeigenschaften des Kraftstoffeinspritzventils 1 beim Öffnen
des Ventils nicht beeinflusst. Dementsprechend ist es gemäß der
vorliegenden Erfindung zudem möglich, die anderen durch
die Verbindungsdurchlässe 25 beim Schließen
des Kraftstoffeinspritzventils 1 erreichten Wirkungen zu
erhalten, während die vorgenannte Wirkung beim Ereignis
des Öffnens des Ventil erreicht wird.
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Wenn
das Kraftstoffeinspritzventil 1 schließt, dann
bietet die aufgeteilte Struktur aus der Nadel 40 und dem
beweglichen Kern 22 ebenso Vorteile. Genauer gesagt dann,
wenn sich der bewegliche Kern 22 und die Nadel 40 zusammen
von dem Stator 21 wegbewegen und die Nadel an dem Ventilsitz 32 aufsitzt
(oder damit kollidiert), wird die träge Masse lediglich
der Nadel 40 an dem Sitz 32 ausgeübt.
Dies unterdrückt auf starke Weise den Rückprall
der Nadel 40 von dem Ventilsitz 32 weg, der beim
Schließen des Kraftstoffeinspritzventils 1 hervorgerufen
wird. Als ein Ergebnis beschränkt der stark unterdrückte Rückprall
die übermäßige oder ungewollte Kraftstoffeinspritzung
(sekundäre Einspritzung), die durch den Rückprall
hervorgerufen wird, nachdem das Kraftstoffeinspritzventil 1 einmal
geschlossen wurde.
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Wie
dies vorstehend erwähnt ist, unterdrückt die Aufteilung
des beweglichen Kerns 22 und der Nadel 40 den
Rückprall, der dann erzeugt wird, wenn sich das Kraftstoffeinspritzventil 1 öffnet.
Der unterdrückte Rückprall führt zur
Verringerung der Verdrängungskraft, die für die
Rückprallunterdrückung beim Öffnen des
Kraftstoffeinspritzventils 1 erforderlich ist. Dies verkürzt
die Zeit, die dazu nötig ist, bis die Nadel 40 im
Falle des Schließens des Ventils mit der Bewegung in Richtung
des Ventilsitzes 32 (mit der Bewegung in der Richtung zum
Schließen des Düsenlochs 34) beginnt.
Die Ausbildung der Verbindungsdurchlässe 25 erhöht
zudem die Bewegungsgeschwindigkeit der Nadel 40 in Richtung
des Ventilsitzes 32 beim Schließbetrieb des Ventils 1.
Die vorstehend erwähnte erhöhte Geschwindigkeit
verkürzt die Zeitspanne, die zwischen dem Zeitpunkt, zu
dem der Schließbetrieb des Ventils gestartet wird, und
dem Zeitpunkt gemessen wird, zu dem der Schließvorgang
vollendet wird.
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4A und 4B zeigen
die vorstehend erwähnten Wirkungen.
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In 4A sind
der EIN- und AUS-Zustand eines Antriebssignals für das
Ereignis gezeigt, dass das Kraftstoffeinspritzventil 1 geschlossen
wird, und die horizontale Achse in 4A gibt
die Zeit wieder. 4B zeigt die Wellenformen der
Hübe (die Hubwellenformen) der Nadel 40 in Antwort
auf das Antriebssignal. In 4B geben
die vertikalen und horizontalen Achsen jeweils den Nadelhub und
die Zeit an.
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Wie
dies durch die Hubwellenform C eines herkömmlichen Kraftstoffeinspritzventils
in 4B gezeigt ist, existiert zwischen dem Zeitpunkt,
zu dem das Antriebssignal ausgeschaltet wird, und dem Zeitpunkt,
zu dem eine Nadel des herkömmlichen Kraftstoffeinspritzventils
mit der Bewegung in der Schließrichtung anfängt
(oder die Nadel damit anfängt, sich abzusenken) eine lange
Latenzzeit. Zudem benötigt das herkömmliche Ventil
eine relativ lange Zeitspanne zum Vollenden des Ventilschließvorgangs,
nachdem die Nadel mit der Bewegung in der Schließrichtung
begonnen hat, wie dies durch die Hubwellenform C gezeigt ist. Mit
anderen Worten benötigt das herkömmliche Ventil
eine relativ lange Zeitspanne, seit die Nadel damit begonnen hat,
sich in der Schließrichtung zu bewegen (beispielsweise
seit der Schließvorgang gestartet wurde), bis der Nadelhub den
Wert 0 erreicht (beispielsweise, bis der Schließvorgang
zum Schließen des Ventils vollendet ist).
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Da
der bewegliche Kern 22 und die Nadel 40 des Kraftstoffeinspritzventils 1 getrennte
Teile sind, ist es möglich, den beim Öffnen des
Ventils hervorgerufenen Rückprall zu unterdrücken.
Dies verringert die zum Unterdrücken des Rückpralls
erforderliche Verdrängungskraft, wenn sich das Kraftstoffeinspritzventil 1 öffnet.
Die Verringerung der Verdrängungskraft verkürzt
die Zeitspanne, die erforderlich ist, bis die Nadel 40 damit
beginnt, sich in Richtung des Ventilsitzes 32 zu bewegen
(Hubwellenform B in 4B).
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Die
Bildung der Verbindungsdurchlässe 25 erhöht
zudem die Bewegungsgeschwindigkeit der Nadel 40 in Richtung
des Ventilsitzes 32. Dies verkürzt die Zeitspanne,
die zwischen dem Zeitpunkt, zu dem der Schließvorgang gestartet
wird, und dem Zeitpunkt gemessen wird, zu dem der Schließvorgang
vollendet ist, wie dies durch eine Hubwellenform A in 4B gezeigt
ist. Wie vorstehend erwähnt, arbeitet das Kraftstoffeinspritzventil 1 der
vorliegenden Erfindung so, wie durch die Hubwellenform A gezeigt
ist.
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Zusätzlich
zu den vorstehend erwähnten Wirkungen und Vorteilen unterdrückt
die Aufteilung des beweglichen Kerns 22 und der Nadel 40 den beim
Schließen des Kraftstoffeinspritzventils 1 erzeugten
Rückprall. Die Ausbildung der Verbindungsdurchlässe 25 erhöht
die Bewegungsgeschwindigkeit der Nadel 40 in der von dem
Ventilsitz 32 weg zeigenden Richtung. Die erhöhte
Geschwindigkeit verkürzt eine Zeitspanne, die zwischen
einem Zeitpunkt, zu dem der Öffnungsvorgang zum Öffnen
des Düsenlochs 34 gestartet wird, und einem Zeitpunkt
gemessen wird, zu dem der Öffnungsvorgang vollendet ist.
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(Zweites Ausführungsbeispiel)
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5A bis 7B zeigen
Kraftstoffeinspritzventile gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. In jedem dieser Ventile hat der bewegliche
Kern 22 Verbindungsdurchlässe 25, die
unterschiedlich von jenen des ersten Ausführungsbeispiels
positioniert sind.
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Jede
der 5A, 6A und 7A zeigt den
beweglichen Kern 22, der mit dem Stator 21 in Kontakt
ist.
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5A und 5B zeigen
ein Kraftstoffeinspritzventil, in dem der bewegliche Kern 22 vier
Verbindungsdurchlässe 25 hat, die so ausgebildet
sind, dass sie sich durch den beweglichen Kern 22 hindurch
erstrecken, wie dies der Fall im ersten Ausführungsbeispiel
ist.
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In 5A und 5B sind
die Verbindungsdurchlässe 25 in der Schnittansicht
rechtwinklig und bei Intervallen von 90 Grad in der Nähe
des Außenumfangs des beweglichen Kerns 22 positioniert.
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In
diesem Fall hat der zweite Verbindungsdurchlass 25 auf
zufriedenstellende Weise die Wirkung, das Ansprechverhalten des
Ventilelements 40 zu verbessern und daher die Einspritzeigenschaft des
Kraftstoffeinspritzventils 1 zu verbessern. Außerdem
kann der zweite Verbindungsdurchlass 25 vorteilhafter Weise
auf einfache Weise ausgebildet werden, indem die Innenumfangsfläche 221 oder
die Außenumfangsfläche 222 des beweglichen
Kerns 22 bearbeitet wird.
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6A bis 7B zeigen
Kraftstoffeinspritzventile, in denen jeweils der bewegliche Kern 22 Verbindungsdurchlässe 25 hat,
die als an der Außenumfangsfläche 222 ausgebildete
Ausschnitte ausgebildet sind.
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In 6A und 6B sind
die vier Verbindungsdurchlässe 25 Ausschnitte,
die auf gerade Weise bei Intervallen von 90 Grad an der Außenumfangsfläche 222 des
beweglichen Kerns 22 ausgebildet sind.
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In 6C ist
jeder der vier Verbindungsdurchlässe 25 so ausgebildet,
dass er in der Schnittansicht eine halbkreisartige Form hat und
die Verbindungsdurchlässe 25 sind Ausschnitte,
die bei Intervallen von 90 Grad an der Außenumfangsfläche 222 des
beweglichen Kerns 22 ausgebildet sind.
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In 7A und 7B sind
die acht Verbindungsdurchlässe 25 Ausschnitte
oder Nuten, die bei Intervallen von 45 Grad an der Außenumfangsfläche 222 des
beweglichen Kerns 22 ausgebildet sind. Jeder der acht Verbindungsdurchlässe 25 hat
in der Schnittansicht eine rechteckige Form.
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Die
in 5A bis 7B gezeigten
Kraftstoffeinspritzventile des zweiten Ausführungsbeispiels
sind im Aufbau ähnlich zu dem Kraftstoffeinspritzventil
des ersten Ausführungsbeispiels und dadurch werden Vorteile
des Kraftstoffeinspritzventils 1 des ersten Ausführungsbeispiels
ebenso in dem zweiten Ausführungsbeispiel erreicht.
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Die
Verbindungsdurchlässe 25 können an der
Innenumfangsfläche 221 des beweglichen Kerns 22 ausgebildete
Ausschnitte sein.
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(Drittes Ausführungsbeispiel)
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8A bis 11B zeigen Kraftstoffeinspritzventile gemäß dem
dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In jedem dieser Ventile definiert der Stator 21 Verbindungsdurchlässe 24 anstelle
der Verbindungsdurchlässe 25 des beweglichen Kerns 22 gemäß dem
ersten und zweiten Ausführungsbeispiel in sich.
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Wie
in 8A bis 11B gezeigt
ist, definiert der Stator 21 die Verbindungsdurchlässe 24,
die den ringförmigen Raum 20 mit dem Kraftstoffdurchlass 61 verbinden,
der dem ersten Kraftstoffdurchlass des sich stromaufwärts
des beweglichen Kerns 22 befindlichen Kraftstoffkanals 6 entspricht.
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In
jeder der 8A, 9A, 10A und 11A ist
der bewegliche Kern 22 mit dem Stator 21 in Kontakt.
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8A bis 9B zeigen
Kraftstoffeinspritzventile, in denen der Stator 21 jeweils
vier Verbindungsdurchlässe 24 in sich definiert,
die sich durch den Stator 21 hindurch erstrecken.
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Genauer
gesagt erstrecken sich in 8A und 8B die
Verbindungsdurchlässe 24 an der Innenumfangsfläche 211 des
Stators 21 offen und öffnen sich an der vorderen
Endfläche 210 des Stators, die dem beweglichen
Kern 22 benachbart ist. Jeder der Verbindungsdurchlässe 24 hat
in der Schnittansicht eine kreisartige Form. Die vorderen Enden
der Verbindungsdurchlässe 24 sind einer nach dem
anderen bei Intervallen von 90 Grad in Kreisumfangsrichtung an dem
Außenumfang der Statorendfläche 210 angeordnet.
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In 9A und 9B erstrecken
sich die Verbindungsdurchlässe 24 so, dass sie
sich an der Innenumfangsfläche 211 und an der
vorderen Endfläche 210 des Stators 21 öffnen.
Jeder der Verbindungsdurchlässe 24 hat in der
Schnittansicht eine rechteckige Form.
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Die
vorderen Enden der Verbindungsdurchlässe 24 sind
einer nach dem anderen bei Intervallen von 90 Grad in der Nähe
des Außenumfangs der Statorendfläche 210 in
Umfangsrichtung angeordnet.
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10A bis 11B zeigen
Kraftstoffeinspritzventile, in denen der Stator 21 jeweils
Verbindungsdurchlässe 24 hat, die an der Innenumfangsfläche 211 des
Stators 21 ausgebildete Ausschnitte sind.
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In 10A und 10B sind
vier Verbindungsdurchlässe 24 Ausschnitte, die
einer nach dem anderen bei Intervallen von 90 Grad an der Innenumfangsfläche 211 des
Stators 21 in Umfangsrichtung angeordnet sind. Jeder der
Verbindungsdurchlässe 24 hat in der Schnittansicht
eine halbkreisartige Form.
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In 11A und 11B sind
vier Verbindungsdurchlässe 24 Ausschnitte, die
in Umfangsrichtung einer nach dem anderen bei Intervallen von 90 Grad
an der Innenumfangsfläche 211 des Stators 21 angeordnet
sind. Jeder der Verbindungsdurchlässe 24 hat in
der Schnittansicht eine rechteckige Form.
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In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat der erste Verbindungsdurchlass 24 auf
zufriedenstellende Weise die Wirkung, das Ansprechverhalten des
Ventilelements 40 zu verbessern und daher die Einspritzeigenschaft
des Kraftstoffeinspritzventils 1 zu verbessern. Außerdem
ist der erste Verbindungsdurchlass 24 auf vorteilhafte
Weise einfach auszubilden, indem die Innenumfangsfläche 211 des Stators 21 bearbeitet
wird.
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Die
in 8A bis 11B gezeigten
Kraftstoffeinspritzventile des dritten Ausführungsbeispiels sind
im Aufbau und hinsichtlich des Vorteils ähnlich zu dem Kraftstoffeinspritzventil
gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Mit anderen Worten erreichen die Verbindungsdurchlässe 24 des
Stators 21 die Wirkungen, die durch die Verbindungsdurchlässe 25 des
beweglichen Kerns 22 erreicht werden.
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Der
bewegliche Kern 22 eines jeden Kraftstoffeinspritzventils
kann zusätzlich zu den in dem Stator 21 des vorliegenden
Ausführungsbeispiels definierten Verbindungsdurchlässen 24 die
Verbindungsdurchlässe 25 des ersten und des zweiten
Ausführungsbeispiels aufweisen.
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(Viertes Ausführungsbeispiel)
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12A bis 13C zeigen
Kraftstoffeinspritzventile gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung. In jedem dieser Ventile unterscheiden sich
die vordere Endfläche 210 des Stators 21 und
die hintere Endfläche 230 des beweglichen Kerns 22 hinsichtlich
ihrer Form von jenen des ersten Ausführungsbeispiels. Die
Kernendfläche 230 weist eine Kontaktfläche 231 und
eine kontaktfreie Fläche 232 auf, die anders als
beim ersten Ausführungsbeispiel positioniert sind.
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In
jeder der 12A bis 13C ist
der bewegliche Kern 22 mit dem Stator 21 in Kontakt.
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12A und 12B zeigen
Kraftstoffeinspritzventile, von denen jedes, wie im Fall des ersten Ausführungsbeispiels,
der zugewandte Bereich der hinteren Endfläche 230 des
beweglichen Kerns 22, der dem Stator 1 gegenüberliegt
oder zugewandt ist, eine Kontaktfläche 231 und
kontaktfreie Flächen 232 aufweist. Beispielsweise
entspricht die Kontaktfläche 231 einem vorragenden
Abschnitt des zugewandten Bereichs der hinteren Endfläche 230,
der in Richtung des Stators 1 in Achsrichtung vorragt,
und die kontaktfreien Flächen 232 entsprechen
dem anderen Abschnitt des zugewandten Bereichs, der sich von der
Kontaktfläche 231 unterscheidet.
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In 12A hat die hintere Endfläche 230 des
beweglichen Kerns 22 die Kontaktfläche 231 an dem
radial äußeren Abschnitt der Endfläche 230 und die
kontaktfreie Fläche 232 an dem radial inneren
Abschnitt.
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In 12B hat die hintere Endfläche 230 des
beweglichen Kerns 22 die kontaktfreie Fläche 232 an
dem radial inneren Abschnitt und an dem radial äußeren
Abschnitt der Endfläche 230. Zudem hat die hintere
Endfläche 230 die Kontaktfläche 231 an dem
radial zwischenliegenden Abschnitt der Endfläche 230,
der in Achsrichtung in Richtung des Stators 21 vorragt.
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13A bis 13C zeigen
Kraftstoffeinspritzventile, in denen jeweils die vorderen Endfläche 210 des
Stators 21 teilweise in Richtung des beweglichen Kerns 22 vorragt,
sodass der zugewandte Bereich der hinteren Endfläche 230 des
beweglichen Kerns 22 eine Kontaktfläche 231 und
eine kontaktfreie Fläche 232 hat. Die Kontaktfläche 231 entspricht
einem Abschnitt des zugewandten Bereichs der hinteren Endfläche 230,
die mit dem vorragenden Abschnitt der hinteren Endfläche 210 des
Stators 12 in Kontakt gebracht werden kann, und die kontaktfreie
Fläche 232 entspricht dem anderen Abschnitt des
zugewandten Bereichs, der sich von der Kontaktfläche 231 unterscheidet.
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In 13A ragt der radial innere Abschnitt der vorderen
Endfläche 210 des Stators 21 in Achsrichtung
zu dem beweglichen Kern 22 vor. In 13A hat
die hintere Endfläche 230 des beweglichen Kerns 22 die
Kontaktfläche 231 an dem radial inneren Abschnitt
der hinteren Endfläche 230 und die kontaktfreie
Fläche 232 an dem radial äußeren
Abschnitt der hinteren Endfläche 230.
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In 13B ragt der radial äußere Abschnitt der
vorderen Endfläche 210 des Stators 21 in
Achsrichtung zu dem beweglichen Kern 22 vor. In 13B hat die hintere Endfläche 230 des
beweglichen Kerns 22 die Kontaktfläche 231 an
dem radial äußeren Abschnitt der hinteren Endfläche 230 und die
kontaktfreie Fläche 232 an dem radial inneren
Abschnitt der hinteren Endfläche 230.
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In 13C ragt der radial zwischenliegende Abschnitt
der vorderen Endfläche 210 des Stators 21 in
Achsrichtung zu dem beweglichen Kern 22 vor. In 13C hat die hintere Endfläche 230 des
beweglichen Kerns 22 die kontaktfreie Fläche 232 an
dem radial inneren Abschnitt und an dem radial äußeren
Abschnitt der hinteren Endfläche 230. Zudem hat
die hintere Endfläche 230 die Kontaktfläche 231 an
dem radial zwischenliegenden Abschnitt der hinteren Endfläche 230.
-
Die
in 13A bis 13C gezeigten
Kraftstoffeinspritzventile des vierten Ausführungsbeispiels sind
hinsichtlich des Aufbaus ähnlich zu dem Kraftstoffeinspritzventil 1 des
ersten Ausführungsbeispiels und dadurch bietet das Kraftstoffeinspritzventil
des vierten Ausführungsbeispiels Vorteile, die ähnlich
zu jenen des Kraftstoffeinspritzventils 1 gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel sind.
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(Fünftes Ausführungsbeispiel)
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Das
fünfte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
stellt eine Auswertung der Leistung des Kraftstoffeinspritzventils 1 gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel dar.
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Ein
Flächenverhältnis ist definiert als ein Verhältnis
aus (a) einer Gesamtfläche von Öffnungen der Verbindungsdurchlässe 25 des
beweglichen Kerns 22 zu (b) einer Fläche des zugewandten
Bereichs der hinteren Endfläche 230 des beweglichen Kerns 22 des
Kraftstoffeinspritzventils 1 aus 1 bis 3.
Wie dies vorstehend erwähnt ist, öffnet sich die Öffnung
eines jeden Verbindungsdurchlasses 25 an der hinteren Endfläche 230,
sodass sie mit dem Raum 20 in Verbindung ist, und der zugewandte Bereich
der hinteren Endfläche 230 ist dem Stator 21 in
Achsrichtung gegenüberliegend oder diesem zugewandt. Die Änderung
des Ansprechverhaltens der Nadel wird in Übereinstimmung
mit der Änderung des Flächenverhältnisses
untersucht. Zudem wird die Änderung der zwischen dem beweglichen
Kern 22 und dem Stator 21 entwickelten magnetischen
Anziehungskraft in Übereinstimmung mit der Änderung des
Flächenverhältnisses untersucht. Beispielsweise entspricht
das Ansprechverhalten der Nadel einer Ventilöffnungszeitspanne.
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In 14 sind
das untersuchte Ansprechverhalten und die untersuchte Anziehungskraft
der Nadel dargestellt.
-
In
einem Fall, in dem das Flächenverhältnis kleiner
als 3% ist, ist das Nadelansprechverhalten schlechter (die Ventilöffnungszeitspanne
D ist länger), wie dies in 14 gezeigt
ist. In einem anderen Fall, in dem das Flächenverhältnis
größer als 12% ist, ist die magnetische Anziehungskraft
E kleiner als eine magnetische Anziehungskraft F, die zum Öffnen des
Kraftstoffeinspritzventils 1 erforderlich ist, wie dies
in 14 gezeigt ist. Daher ist es vorzuziehen, dass
das Flächenverhältnis in einem Bereich von 3 bis
12% liegt.
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In
einem Fall, in dem das Flächenverhältnis kleiner
als 3% ist, kann es unmöglich werden, den an dem beweglichen
Kern 22 anliegenden Fluidwiderstand beim Ereignis des Öffnens
und Schließens des Kraftstoffeinspritzventils 1 ausreichend
zu verringern. Als ein Ergebnis kann das Ansprechverhalten des Ventilelements 40 schlechter
werden. In einem anderen Fall, in dem das Flächenverhältnis
größer als 12% ist, kann es zudem unmöglich
werden, die magnetische Anziehungskraft ausreichend sicherzustellen,
die zum Öffnen des Kraftstoffeinspritzventils 1 erforderlich
ist.
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Wie
dies vorstehend erwähnt ist, sind die Verbindungsdurchlässe 25 des
beweglichen Kerns 22 an dem Ventil des ersten Ausführungsbeispiels vorgesehen.
Jedoch ist die vorstehend erwähnte Beziehung zwischen dem
Flächenverhältnis und dem Ansprechverhalten der
Nadel und die Beziehung zwischen dem Flächenverhältnis
und der magnetischen Anziehungskraft ebenso auf einen anderen Fall
anwendbar, bei dem die Verbindungsdurchlässe 24 des Statorkerns 21 an
dem Ventil eines anderen Ausführungsbeispiels vorgesehen
sind.
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Beispielsweise
ist ein Flächenverhältnis alternativ als ein Verhältnis
aus (a) einer Gesamtfläche der Öffnungen der Verbindungsdurchlässe 24 des Stators 21 zu
(b) einer Fläche des zugewandten Bereichs der hinteren
Endfläche des Stators 21 des Kraftstoffeinspritzventils 1 definiert.
Wie dies vorstehend erwähnt ist, öffnet sich die Öffnung
eines jeden Verbindungsdurchlasses 24 an der hinteren Endfläche,
sodass sie mit dem Raum 20 in Verbindung ist, und der zugewandte
Bereich der hinteren Endfläche ist dem beweglichen Kern 22 in
Achsrichtung gegenüberliegend. In dem vorgenannten alternativen
Fall ist das Flächenverhältnis in einem Bereich
von 3 bis 12% definiert.
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In
den vorgenannten Ausführungsbeispielen beinhaltet die Endfläche
des beweglichen Kerns 22, der dem Stator 21 benachbart
ist, den dem Stator zugewandten Bereich. Der zugewandte Bereich
hat die kontaktfreie Fläche 232, die daran gehindert
wird, mit dem Stator 21 in Kontakt zu gelangen, sowie die
Kontaktfläche 231, die mit dem Stator 21 dann
in Kontakt gebracht wird, wenn der Stator 21 den beweglichen Kern 22 anzieht.
Die kontaktfreie Fläche 232 und der Stator 21 definieren
den Raum 20 zwischen sich. Der Kraftstoffkanal 6 hat
den ersten Kraftstoffdurchlass 61, der im Inneren des Stators 21 stromaufwärts
des beweglichen Kerns 22 definiert ist und hat den zweiten
Kraftstoffdurchlass 63 stromabwärts des beweglichen
Kerns 22. In den vorstehend erwähnten Ausführungsbeispielen
hat das Kraftstoffeinspritzventil 1 zumindest einen von
(a) dem ersten Verbindungsdurchlass 24, der in dem Stator 21 definiert
ist, und (b) dem zweiten Verbindungsdurchlass 25, der in dem
beweglichen Kern 22 definiert ist. Der erste Verbindungsdurchlass 24 verbindet
den ersten Kraftstoffdurchlass 61 mit dem Raum 20.
Der zweite Verbindungsdurchlass 25 verbindet den zweiten
Kraftstoffdurchlass 63 mit dem Raum 20.
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Dementsprechend
funktionieren der Raum 20 und der erste und der zweite
Verbindungsdurchlass 61, 63, die mit dem Raum 20 in
Verbindung sind, als Durchführungen, durch welche der Kraftstoff
zwischen dem beweglichen Kern 22 und dem Stator 21 zu
dem entsprechenden Kraftstoffkanal 6 entweicht.
-
Zusätzliche
Vorteile und Modifikationen sind dem Fachmann leicht ersichtlich.
Die Erfindung ist daher in ihrer vollen Breite nicht auf spezifische
Details, repräsentative Vorrichtungen und gezeigte und beschriebene Veranschaulichungsbeispiele
beschränkt.
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Ein
Kraftstoffeinspritzventil hat ein Gehäuse (10),
einen Stator (21), einen beweglichen Kern (22), eine
Spule (51), ein Düsenloch (34), ein Ventilelement
(40) und zumindest einen Verbindungsdurchlass (24, 25).
Das Gehäuse nimmt den Stator und den beweglichen Kern auf.
Eine Endfläche (230) des beweglichen Kerns hat
eine kontaktfreie Fläche (232) und eine Kontaktfläche
(231). Die kontaktfreie Fläche und der Stator
definieren einen Raum (20), wenn die Kontaktfläche
mit dem Stator in Kontakt ist. Das Ventilelement ist in einer Bohrung
(220) des beweglichen Kerns verschiebbar aufgenommen. Das
Ventilelement hat einen Anschlag (401), der mit dem beweglichen
Kern derart in Eingriff gebracht werden kann, dass sich das Ventilelement
zusammen mit dem beweglichen Kern in Achsrichtung bewegen kann.
Der zumindest eine Verbindungsdurchlass verbindet den Raum mit einem
entsprechenden Durchlass aus einem ersten Kraftstoffdurchlass (61)
und einem zweiten Kraftstoffdurchlass (63) des Gehäuses.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2006-17101
A [0002]
- - US 7252245 [0002]
- - JP 2005-171845 A [0002]