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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil für einen Verbrennungsmotor und im Besonderen eine Verbesserung eines elektromagnetischen Kraftstoffeinspritzventils, das in einem Kraftstoffzuführsystem in einem Verbrennungsmotor verwendet wird.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Es wird der typische Aufbau eines Kraftstoffeinspritzventils dieser Art mit Bezug auf die 1 beschrieben. Wie es in der 1 dargestellt ist, ist ein Kraftstoffeinspritzventil 1 hauptsächlich mit einer Magneteinrichtung 2 und einer Ventileinrichtung 12 aufgebaut. Die Magneteinrichtung 2 ist mit einem Gehäuse 3, das ein Bügelabschnitt eines Magnetschaltkreises ist, einem Kern 4, das ein befestigter Eisenkernabschnitt des Magnetschaltkreises ist, einer Spule 5, die über einen Verbinder 6 von außen angesteuert wird, einem Anker 7, der ein beweglicher Eisenkernabschnitt des Magnetschaltkreises ist, und einer Ventilschließfeder 9 aufgebaut, die eine Nadel vorspannt, die mit dem Anker 7 stromabwärts gekoppelt ist. Ferner wird Kraftstoff durch einen Kraftstoffeinlass 10 zugeführt, der an dem oberen Abschnitt des Kraftstoffeinspritzventils 1 angeordnet ist, und durch einen Ventilsitz 15 eingespritzt; die Seite des Kraftstoffeinlasses 10 wird als eine „Stromaufwärtsseite” bezeichnet und die Seite des Ventilsitzes 15 wird als eine „Stromabwärtsseite” bezeichnet.
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Im Unterschied dazu ist die Ventileinrichtung 12 mit einem Hohlkörper 13, der mit dem Gehäuse 3 gekoppelt ist und einen Teil des Kerns 4 und den Anker 7 enthält, der Nadel 8, die in dem Körper 13 angeordnet ist und mit dem Anker 7 gekoppelt ist, einer Führung 14, die an der Stromabwärtsseite des Körpers 13 vorgesehen ist und die Verschiebung der Nadel 8 führt, und dem Ventilsitz 15 aufgebaut, der einen Kraftstofffluss durch Lösen oder Anlagern der Nadel 8 steuert, wodurch eine Einspritzdüse 15A geöffnet oder geschlossen wird. Der Betrieb des vorgenannten Kraftstoffeinspritzventils 1 ist wohl bekannt; folglich wird die Erläuterung davon ausgelassen.
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Es wird der Aufbau des herkömmlichen Kraftstoffeinspritzventils 1 mit Bezug auf die 4 bis 6 unten im Detail beschrieben, wobei jede eine teilweise vergrößerte Ansicht der Magneteinrichtung 2 und der Ventileinrichtung 12 ist. In dem typischen herkömmlichen Kraftstoffeinspritzventil 1, wie es in 4 dargestellt ist, sind der Anker 7 und die Nadel 8 mittels Verschweißens, mittels Druckeinpassens oder dergleichen integriert; der Anker 7 wird durch die Ventilschließfeder 9 nach unten gedrückt. Allerdings, wie es oben beschrieben ist, wendet das typische herkömmliche Kraftstoffeinspritzventil 1 ein elektromagnetisches Antriebsverfahren an, in dem die Spule 5 erregt bzw. angesteuert wird; folglich bewegt sich aufgrund einer Erregung oder eines Beendens der Erregung bzw. Entregens der Spule 5 der Anker 7 hoch und runter. Die vertikale Bewegung veranlasst den Anker 7 mit dem Kern 4 zusammenzustoßen oder veranlasst die Nadel 8 mit dem Ventilsitz 15 zusammenzustoßen; folglich veranlasst in einigen Fällen der Einschlag des Zusammenstoßens die Bewegungselement Zurückzuprallen, wodurch der Betrag der Kraftstoffeinspritzung nicht genau gesteuert werden kann.
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Um mit dem Problem des Zurückprallens, wie es in den
5 und
6 dargestellt ist, zurechtzukommen, wird ein Kraftstoffeinspritzventil vorgeschlagen, in dem die Nadel
8 und der Anker
7 voneinander getrennt sind. In
5 dringt das Stromaufwärtsende der Nadel
8 in den Anker
7 ein und das vordere Ende der Nadel
8 ist in einem Stopper
16 mittels Schweißens oder dergleichen befestigt bzw. fixiert; bei dieser Gelegenheit wird ein elastisches Element
17, wie beispielsweise eine Feder, zwischen den Stopper
16 und den Anker
7 eingebracht, und der obere Abschnitt des Stoppers
16 wird von der Ventilschließfeder
9 auf eine solche Weise gedrückt, dass die Nadel
8 und der Anker
7 nach unten gedrückt werden. Da das Vorhandensein des elastischen Elements
17 dem Anker
7 ermöglicht, sich in der axialen Richtung um einen vorbestimmten Betrag bezüglich der Nadel
8 zu bewegen, wird eine Einschlagkraft, die von einem Zusammenstoßen verursacht wird, geschwächt (vergleiche beispielsweise die nationale Veröffentlichung der
internationalen Patentanmeldung Nr. 2002-506502 ).
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Ferner ist, wie mit dem Fall des Kraftstoffeinspritzventils ist, das in 5 dargestellt ist, das Kraftstoffeinspritzventil, das in 6 dargestellt ist, auf eine solche Weise aufgebaut, dass die Nadel 8 und der Anker 7 getrennt sind; allerdings ist das Kraftstoffeinspritzventil, das in 6 dargestellt ist, ferner auf eine solche Weise aufgebaut, das anstelle des Einbringens des elastischen Elements 17, wie beispielsweise einer Feder, zwischen den Anker 7 und den gestuften Abschnitt 19 der Nadel 8, eine vorbestimmte Lücke zwischen dem gestuften Abschnitt 19 der Nadel 8 und einer Bodenkontaktoberfläche 21 des Ankers 7 ausgebildet ist, wenn der Stopper 16 und die obere Kontaktoberfläche 20 des Ankers 7 miteinander in Kontakt geraten.
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Angenommen, dass der Anker
7 von dem Kern
4 angezogen wird, um dem Kern
4 zusammenzustoßen, veranlasst der Einschlag des Zusammenstoßens den Anker
7 zurückzuprallen; allerdings neigt die Nadel
8 dazu, sich weiter zum Kern
4 zu bewegen, aufgrund der Trägheit dieser nach oben gerichtete Bewegung. Mit anderen Worten, obwohl die entsprechenden Richtungen der Energie des Ankers
7 und der Energie der Nadel
8 entgegengesetzt sind, kann die Energie, die von dem Zusammenstoßen verursacht wird, aufgehoben werden, durch Ermöglichen der relativen Bewegung zwischen dem Anker und der Nadel
8 mittels der Lücke zwischen dem gestuften Abschnitt
19 der Nadel
8 und der Bodenkontaktoberfläche
21 des Ankers
7 (vergleiche beispielsweise das
japanische Patent Veröffentlichungsnr. 2003-512557 ).
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Allerdings bestand ein Problem darin, dass sich die Anzahl der Komponenten und die Anzahl der Verarbeitungsschritte in einer solchen Struktur deutlich erhöhen, wie es in der nationale Veröffentlichung der
internationalen Patentanmeldung Nr. 2002-506502 offenbart ist, in welcher der Anker
7 und die Nadel
8 miteinander mittels des elastischen Elements
17, wie beispielsweise einer Feder, gekoppelt sind, wodurch die Struktur komplex wird. Ferner kann in dem Fall einer solchen Struktur, wie sie in dem
japanischen Patent Veröffentlichungsnr. 2003-512557 offenbart ist, aufgrund des Vorhandenseins der Lücke zwischen dem gestuften Abschnitt
19 der Nadel
8 und der Bodenkontaktoberfläche
21 des Ankers
7, die Position des Ankers
7 nicht fixiert werden; folglich bestand ein Problem darin, dass die Schwingung des Verbrennungsmotors oder dergleichen zur Folge hat, dass der Abstand zwischen dem Anker
7 und dem Kern
4 instabil ist, während das Ventil geschlossen ist, wodurch die Zeit, die zum Öffnen des Ventils benötigt wird, fluktuiert und die Genauigkeit eines Einspritzbetrags verschlechtert ist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es wurde ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß der vorliegenden Erfindung realisiert, um die vorgenannten Probleme zu lösen; dessen Aufgabe besteht darin, ein Kraftstoffeinspritzventil bereitzustellen, in dem, ohne Vergrößerung der Anzahl der Komponenten und der Anzahl der Bearbeitungsschritte, ein Zurückprallen der Nadel unterdrückt werden kann, und durch Kombinieren einer vorbestimmten Ansteuerungstechnologie mit einer herkömmlichen Technologie wird die Ankerposition zur Zeit unmittelbar bevor das Ventil geöffnet wird, begrenzt, wodurch der Abstand zwischen dem Anker und dem Kern konstant gehalten werden kann.
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Ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass es einen Anker, der von einem Kern abgestoßen oder angezogen wird, durch Beenden einer Erregung bzw. Entregen (de-energizing) oder Erregen einer Spule; eine Nadel, die sich gemäß einem Hin- und Herbewegen des Ankers so nach oben und unten bewegt, dass ein Ventilsitz geöffnet oder geschlossen wird; und eine Ventilschließfeder enthält, welche die Nadel so vorspannt, dass das Ventil geschlossen wird, wenn die Spule entregt wird, und dadurch gekennzeichnet, dass die Nadel und der Anker auf eine solche Weise fixiert sind, dass sich der Anker in der axialen Richtung um einen vorbestimmten Betrag bezüglich der Nadel bewegen kann und die Spule vorläufig erregt ist, während das Kraftstoffeinspritzventil durch die Nadel geschlossen ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Antwortverhalten zur Zeit, wenn das Ventil geöffnet ist, verbessert werden und ein Zurückprallen der Nadel zur Zeit, wenn das Ventil geöffnet ist, kann mit einer einfachen Struktur ohne Erhöhen der Anzahl von Komponenten unterdrückt werden; ferner wird durch Beschränken der Position des Ankers zur Zeit unmittelbar bevor das Ventil geschlossen ist, wodurch der Abstand zwischen dem Anker und dem Kern konstant gehalten wird, unterdrückt, dass die Zeit, die zum Öffnen des Ventils benötigt wird, fluktuiert, wodurch die Genauigkeit der Linearität eines Einspritzbetrags und die Genauigkeit eines Einspritzbetrags erhöht werden können.
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Das Vorangehende und andere Aufgabe, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung deutlicher, wenn diese in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen genommen wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine schematische Darstellung des Gesamtaufbaus des Kraftstoffeinspritzventils für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 ist ein Satz von Darstellungen zum Erläutern des Betriebs eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß einer Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
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3 ist ein Diagramm, das einen Erregerstrom in einem Kraftstoffeinspritzventil gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt;
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4 ist eine teilweise vergrößerte Darstellung des Aufbaus, die eine Ausführungsform eines herkömmlichen Kraftstoffeinspritzventils darstellt;
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5 ist eine teilweise vergrößerte Darstellung des Aufbaus, die eine weitere Ausführungsform eines herkömmlichen Kraftstoffeinspritzventils darstellt; und
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6 ist eine teilweise vergrößerte Darstellung des Aufbaus, die noch eine weiter Ausführungsform eines herkömmlichen Kraftstoffeinspritzventils darstellt.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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Ausführungsform 1
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Es wird unten die Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung beschrieben. Der Aufbau eines Kraftstoffeinspritzventils 1 gemäß der vorliegenden Erfindung weist dieselbe Erscheinung wie die, die in 6 dargestellt ist, auf; folglich wird die Ausführungsform 1 mit Bezug auf 6 beschrieben. In 6 ist ein gestufter Abschnitt 19 auf der Seitenoberfläche einer Nadel 8 vorgesehen, ist ein Anker 7 auf der Stromaufwärtsseite des gestuften Abschnitts 19 auf eine solche Weise vorgesehen, um von der Nadel 8 durchdrungen zu sein, und ist das vordere Ende der Nadel 8 in dem Stopper 16 mittels Schweißens oder dergleichen auf eine solche Weise befestigt, dass ein Stopper 16 und der gestufte Abschnitt 19 den Anker 7 flankieren; bei der Gelegenheit wird das vordere Ende der Nadel 8 in den Stopper 16 mittels Druck eingepasst und verschweißt, während der Stopper 16 auf eine solche Weise eingestellt ist, dass sich der Anker 7 um einen vorbestimmten Betrag bezüglich der Nadel 8 bewegen kann. Zusätzlich werden mittels in Kontaktbringens einer Ventilschließfeder 9 mit dem oberen Ende des Stoppers 16, der Anker 7 und letzten Endes die Nadel 8 nach unten gedrückt, so dass die Nadel und ein Ventilsitz 15 einen Ventilschließbetrieb ausführen. Ferner weist der Anker 7 eine Durchgangsöffnung 18 als ein Kraftstoffweg auf; die Durchgangsöffnung 18 weist eine Durchlauffläche auf, die für einen Einspritzbetrag groß genug ist, so dass diese nicht zu einem Durchflussflaschenhalsabschnitt wird.
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Es wird unten der Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils 1 gemäß der Ausführungsform 1 mit Bezug auf die 2 und 3 beschrieben. 3 stellt die Werte eines Erregerstroms für eine Spule 5 in verschiedenen Stadien des Betriebs eines Kraftstoffeinspritzventils, das in 2 dargestellt ist, dar. Zunächst stellt 2(a) einen Ventilschließzustand dar, in dem die Spule 5 nicht erregt ist; wenn das vordere Ende der Nadel 8 in dem Stopper 16 verschweißt wird, wird der Abstand zwischen dem Anker 7 und der Nadel 8 auf eine solche Weise festgelegt, dass sich der Anker 7 in der axialen Richtung um einen vorbestimmten Betrag bezüglich der Nadel 8 bewegen kann. Obwohl die Ventilschließfeder 9 den Stopper 16 drückt, sind die entsprechenden Kontaktabschnitte einer Stromaufwärtskontaktoberfläche 20 und einer Stromabwärtskontaktoberfläche 21 des Ankers 7 ungewiss.
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2(b) stellt einen Zustand dar, in dem, während einer Ventilschließdauer, ein vorläufiges Erregen (vergleiche 3) ausgeführt wurde, bis auf ein solches Maß, dass die Nadel 8 das Ventil nicht öffnet und das Ventil beinah geöffnet ist. Der Anker 7 gerät mit der Nadel 8 an der Stromaufwärtskontaktoberfläche 20 so in Kontakt, dass die Position des Ankers 7 zu einer Zeit unmittelbar vor dem Öffnen des Ventils fixiert ist. Folglich wird vermieden, dass eine äußere Schwingung oder dergleichen den Abstand zwischen dem Anker 7 und dem Kern fluktuiert, wodurch die Zeit, die für das Öffnen des Ventils benötigt wird, konstant gehalten werden kann. Ferner muss in dem Fall eines Kraftstoffeinspritzventils zum Einspritzen eines Kraftstoffs direkt in einen Zylinder eines Verbrennungsmotors sichergestellt werden, dass der Betrag der vorläufigen Erregung auf ein solches Maß festgelegt ist, dass der Verbrennungsgasdruck die Nadel nicht veranlasst das Ventil zu öffnen.
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2(c) stellt einen Zustand dar, in dem eine vollständige Erregung ausgeführt ist und das Ventil geöffnet ist; aufgrund der vollständigen Erregung fährt der Ventilöffnungsbetrieb unverzüglich von dem Zustand, der in 2(b) dargestellt ist, fort und der Anker 7 und der Kern 4 stoßen miteinander zusammen. Wenn das Zusammenstoßen auftritt, veranlasst der Einschlag des Zusammenstoßens lediglich den Anker 7 stromabwärts abzuprallen; im Unterschied dazu, aufgrund dessen Trägheitskraft, fährt die Nadel 8 fort, sich zu bewegen und überschreitet (overshoot) stromaufwärts. In dieser Situation, wenn die Summe des Betrags des Zurückprallens des Ankers 7 und des Betrags des Überschreitens der Nadel 8 gleich dem vorbestimmten Betrag y wird, bei dem sich der Anker 7 bezüglich der Nadel 8 bewegen kann, stoßen der Anker 7 und die Nadel 8 miteinander zusammen, die entsprechende einander entgegengesetzte Kräfte aufweisen, an der Stromabwärtskontaktoberfläche 21, wodurch die Bewegung des Ankers 7 und die Bewegung der Nadel 8 einander aufheben, folglich kann unterdrückt werden, dass die Nadel 8 zurückprallt, wenn das Ventil geöffnet ist, wodurch vermieden werden kann, dass die Genauigkeit der Linearität eines Einspritzbetrags durch das Zurückprallen verschlechtert wird.
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2(b) stellt einen Zustand dar, in dem die Erregung abermals unterbrochen wurde und der Anker 7 stromabwärts von der Ventilschließfeder 9 vorgespannt wird, d. h. einen Zustand zur Zeit unmittelbar bevor das Ventil geschlossen ist. In dieser Situation, selbst wenn ein Zurückprallen der Nadel 8, verursacht von einem Zusammenstoßen zwischen der Nadel 8 und dem Ventilsitz 15, vorkommt, da die Lücke zwischen der Stromabwärtskontaktoberfläche 21 des Ankers 7 und des gestuften Abschnitts 19 vorhanden ist, die den vorbestimmten Betrag aufweist, um den sich der Anker 7 bezüglich der Nadel 8 bewegen kann, heben sich das Zurückprallen der Nadel 8 und die Trägheitskraft, die auf den Anker 7 ausgeübt wird, einander auf.
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Wie aus der vorgenannten Erläuterung deutlich wird, kann in dem Kraftstoffeinspritzventil gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung das Zurückprallen der Nadel 8 zur Zeit, wenn das Ventil geöffnet ist, unterdrückt werden, ohne das dies eine Erhöhung der Anzahl der Komponenten zur Folge hat. Im Besonderen gerät mittels eines vorläufigen Erregens der Spule zur Zeit unmittelbar bevor das Ventil geöffnet wird die Stromaufwärtskontaktoberfläche 20 des Ankers 7 mit der Nadel 8 so in Kontakt, dass die Position des Ankers 7 zur Zeit unmittelbar bevor das Ventil geöffnet wird, fixiert sein kann; folglich wird vermieden, dass eine äußere Schwingung oder dergleichen den Abstand zwischen dem Anker 7 und dem Kern 4 fluktuiert, wodurch die Zeit, die zum Öffnen des Ventils benotigt wird, konstant gehalten werden kann und das Antwortverhalten zur Zeit, wenn das Ventil geöffnet ist, verbessert werden kann; folglich kann letztendlich die Genauigkeit eines Einspritzbetrags erhöht werden.
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Verschieden Modifikationen und Veränderungen dieser Erfindung werden für den Fachmann deutlich ohne sich vom Gegenstand und Geist der Erfindung zu entfernen und es sollte verstanden werden, dass diese nicht auf die beispielhaften Ausführungsformen, die hierin dargelegt sind, beschränkt ist.
