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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Einspritzvorrichtung, welche
in einem Verbrennungsmotor montiert ist und Brennstoff aus einem
Einspritzloch einspritzt, wobei der Brennstoff zur Verbrennung genutzt
wird.
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Eine
herkömmliche Einspritzvorrichtung ist üblicherweise
so aufgebaut, dass sie eine Nadel zum Öffnen und Schließen
eines Einspritzloches, ein elektrisches Stellglied, welches die
Nadel zur Durchführung des Öffnungs- und Schließvorganges
veranlasst, und dergleichen in einen Körper aufnimmt, in dem
eine Hochdruckpassage zum Durchführen von unter hohem Druck
stehenden Brennstoff zum Einspritzloch ausgebildet ist. Eine Anschlussleitung
zur Zuführung von Elektrizität zum elektrischen
Stellglied ist generell in einem im Körper ausgebildeten
Anschlussleitungs-Einfügeloch angeordnet und eine Ausgangsöffnung, über
welche sich die Anschlussleitung vom Einfügeloch zur Außenseite
des Körpers erstreckt, ist an einer Seitenfläche
des Körpers ausgebildet, die gegenüberliegend
zur Seite des Einspritzloches vorliegt (vgl. das Patentdokument
1:
JP-A-2007-278139 ).
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Für
eine genaue Steuerung des Ausgangsdrehmoments und eines Emissionszustands
des Verbrennungsmotors ist es wichtig, einen Einspritzzustand des
von der Einspritzvorrichtung eingespritzten Brennstoffs, wie einen
Einspritzstartzeitpunkt und eine Einspritzmenge des Brennstoffs,
genau zu steuern. Gemäß der im Patentdokument
2 (
JP-A-2008-144749 )
beschriebenen Technologie ist daher ein Brennstoffdrucksensor in
einem Körper montiert und erfasst einen Brennstoffdruck,
der im Zusammenhang mit dem Einspritzvorgang schwankt, wobei ein
tatsächlicher Einspritzzustand abgetastet wird. Beispielsweise
wird ein tatsächlicher Einspritzstartzeitpunkt durch Erfassen
des Zeitpunkts erfasst, wenn der Brennstoffdruck in Verbindung mit
dem Beginn eines Einspritzvorgangs abzufallen beginnt, und eine
tatsächliche Einspritzmenge wird durch Erfassen der Größenordnung
des Absinkens des Brennstoffdrucks erfasst.
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Das
Patentdokument 2 beschreibt jedoch keine Details einer Befestigungsstruktur
des Brennstoffdrucksensors. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung
prüften eine Struktur zur Befestigung eines Brennstoffdrucksensors 50x an
einem Körper 4x, wie er im Patentdokument 1 beschrieben
und in den 4A bis 4D und
den 6A bis 6D gezeigt
ist.
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Hier
ist eine Ausgangsöffnung 47cx in einer Seitenfläche
des Körpers 4x an einer Seite ausgebildet, die
gegenüber von einem Einspritzloch vorliegt. Um eine Wechselwirkung
zwischen einem sich zur Ausgangsöffnung 47cx erstreckenden
Anschlussleitungs-Einfügeloch 47ax und dem Brennstoffdrucksensor 50x zu
vermeiden, ist der Montageraum für den Brennstoffdrucksensor 50x beschränkt.
Alternativ ist es zur Vermeidung einer Wechselwirkung erforderlich,
die Größe des Körpers 4x zu
vergrößern und den Montageraum für den
Brennstoffdrucksensor 50x neu bereitzustellen.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einspritzvorrichtung
zu schaffen, welche einen an einem Körper befestigten Brennstoffdrucksensor aufweist
und den Freiheitsgrad für die Montage des Brennstoffdrucksensors
verbessert, während eine Vergrößerung
der Körpergröße vermieden wird.
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Gemäß einem
ersten beispielhaften Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung enthält
eine Einspritzvorrichtung einen Körper, der eine Hochdruckpassage
zum Hindurchführen von unter hohem Druck stehenden Brennstoff
zu einem innenseitigen Einspritzloch definiert, eine Nadel, welche
im Körper aufgenommen ist und das Einspritzloch öffnet
und schließt, ein elektrisches Stellglied, welches die
Nadel zur Durchführung des Öffnungs- und Schließvorgangs
veranlasst, eine Anschlussleitung, welche in einem im Körper
ausgebildeten Anschlussleitungs-Einfügeloch angeordnet
ist und eine elektrische Leistung zum elektrischen Stellglied zuführt, und
einen Brennstoffdrucksensor, der am Körper befestigt ist,
und den Druck des unter hohen Druck stehenden Brennstoffs erfasst.
Der Körper ist mit einer Ausgangsöffnung ausgebildet,
durch welche sich die Anschlussleitung vom Anschlussleitungs-Einfügeloch
zu einer Außenseite des Körpers erstreckt. Die Ausgangsöffnung
ist an einer Position angeord net, die näher am Einspritzloch
vorliegt, als der Brennstoffdrucksensor (nachfolgend wird die Position
näher am Einspritzloch als untere Position bezeichnet).
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Gemäß dem
oben erläuterten Gesichtspunkt ist die Ausgangsöffnung,
durch welche sich die Anschlussleitung zur Außenseite erstreckt,
unterhalb dem Brennstoffdrucksensor angeordnet. Das sich zur Ausgangsöffnung
erstreckende Anschlussleitungs-Einfügeloch ist daher unter
dem Montageraum des Brennstoffdrucksensors angeordnet. Hierdurch kann
verhindert werden, dass das Anschlussleitungs-Einfügeloch
und der Brennstoffdrucksensor in radialer Richtung im Körper
aufeinander treffen. Dementsprechend kann ein Freiheitsgrad für
die Montage des Brennstoffdrucksensors verbessert werden, während
eine Vergrößerung der Größe
des Körpers verhindert wird.
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Gemäß einem
zweiten beispielhaften Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung
enthält eine Einspritzvorrichtung einen Körper,
welcher eine Hochdruckpassage zum Hindurchführen von unter hohem
Druck stehenden Brennstoff zu einem innenliegenden Einspritzloch
definiert, eine Nadel, welche im Körper aufgenommen ist
und das Einspritzloch öffnet und schließt, ein
elektrisches Stellglied, welches die Nadel zur Durchführung
des Öffnungs- und Schließvorgangs veranlasst,
eine Anschlussleitung, welche in einem im Körper ausgebildeten
Anschlussleitungs-Einfügeloch angeordnet ist und eine elektrische
Leistung zum elektrischen Stellglied zuführt, und einen
Brennstoffdrucksensor, der am Körper befestigt ist und
einen Druck des unter hohem Druck stehenden Brennstoffs erfasst.
Der Körper ist derart in Gestalt einer im Wesentlichen
zylindrischen Säule ausgebildet, dass das Einspritzloch
an einem spitzen Ende bzw. Längsende des Körpers
ausgebildet ist. Der Körper ist mit einer Ausgangsöffnung
ausgebildet, durch welche sich die Anschlussleitung vom Anschlussleitungs-Einfügeloch
zu einer Außenseite des Körpers erstreckt. Die
Ausgangsöffnung ist an einer äußeren
Umfangsfläche des Körpers ausgebildet. Das Anschlussleitungs-Einfügeloch
enthält ein erstes Einfügeloch, welches sich entlang
einer Richtung einer Zentralachse der im Wesentlichen zylindrischen Säulengestalt
des Körpers erstreckt, und ein zweites Einfügeloch,
welches sich von einem Endabschnitt des ersten Einfügelochs
zur Ausgangsöffnung erstreckt. Der Endabschnitt des ersten
Einfügelochs ist an einer Position angeordnet, die näher
zum Einspritzloch vorliegt, als der Brennstoffdrucksensor (d. h.
eine Position, die unter jener des Brennstoffdrucksensors ist).
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Gemäß dem
oben erläuterten Gesichtspunkt ist der Endabschnitt des
ersten Einfügelochs unter dem Brennstoffdrucksensor angeordnet.
Daher kann ein Aufeinandertreffen des sich entlang der Richtung der
Zentralachse der zylindrischen Säule erstreckenden Anschlussleitungs-Einfügelochs
und des Brennstoffdrucksensors in radialer Richtung des Körpers vermieden
werden. Dementsprechend kann ein Freiheitsgrad bei der Montage des
Brennstoffdrucksensors verbessert werden, während eine
Vergrößerung des Körpers vermieden wird.
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Gemäß einem
dritten beispielhaften Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung
sind ein Hochdruckanschluss, zu welchem der unter hohem Druck stehende
Brennstoff zugeführt wird, und ein Niederdruckanschluss,
von welchem überschüssiger Brennstoff abgegeben
wird, an einer äußeren Umfangsfläche
der im Wesentlichen zylinderförmigen Säulengestalt
des Körpers ausgebildet. Ein Sensorbefestigungsabschnitt
ist an einem Endabschnitt der im Wesentlichen zylinderförmigen
Säulengestalt des Körpers derart vorgesehen, dass
der Sensorbefestigungsabschnitt weiter als der Hochdruckanschluss und
der Niederdruckanschluss zur gegenüberliegend vom Einspritzloch
vorliegenden Seite übersteht (nachfolgend wird die weiter
vom Einfügeloch vorliegende Position als obere Position
bezeichnet). Der Brennstoffdrucksensor ist am Sensorbefestigungsabschnitt
befestigt und die Ausgangsöffnung ist am Sensorbefestigungsabschnitt
ausgebildet. Ein Abschnitt der außerhalb der Ausgangsöffnung
angeordneten Anschlussleitung und der Brennstoffdrucksensor sind
unter Verwendung eines Harzes am Sensorbefestigungsabschnitt angeformt
und abgedichtet.
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Gemäß dem
oben erläuterten Gesichtspunkt sind der Abschnitt der außerhalb
der Ausgangsöffnung angeordneten Anschlussleitung und der
Brennstoffdrucksensor unter Verwendung von Harz mit dem Sensorbefestigungsabschnitt
zusammen ausgeformt. Der außerhalb der Ausgangsöffnung
angeordnete Abschnitt der Anschlussleitung und der Brennstoffdrucksensor
können daher mit einfachen Mitteln in einem isolierten Zustand
am Körper (Sensorbefestigungsabschnitt) fixiert werden,
was wünschenswert ist.
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Überdies
ist ein mit dem Harz einzuformender Abschnitt des Körpers
(d. h. der Sensorbefestigungsabschnitt) in der Gestalt eingeformt,
dass er weiter nach oben ragt als der Hochdruckanschluss und der
Niederdruckanschluss. Daher kann die Größe des
Harzformkörpers verglichen mit dem Fall, in dem auch Abschnitte
der beiden Anschlüsse mit dem Harz eingeformt sind, verringert
werden. Diese Bauweise kann daher eventuell zur Reduzierung der
Körpergröße der Einspritzvorrichtung
beitragen.
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Da
der Sensorbefestigungsabschnitt in der Gestalt ausgebildet ist,
dass er nach oben übersteht, wird der Raum für
die Anordnung des Brennstoffdrucksensors und der Ausgangsöffnung
zu einem begrenzten und kleinen Raum. Der oben erläuterte Effekt
zur Verbesserung des Freiheitsgrades für die Montage des
Brennstoffdrucksensors, während eine Vergrößerung
der Größe des Körpers vermieden wird,
kann daher geeignet angewendet werden.
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Gemäß einem
vierten beispielhaften Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung
ist der Körper in ein in einem Zylinderkopf des Verbrennungsmotors eingeformtes
Körpereinfügeloch eingefügt und darin angeordnet
sowie mittels einer Klemme gegen das Körpereinfügeloch
gedrückt. Der Körper weist eine Druckfläche
auf, welche die Klemme zum Drücken des Körpers
berührt. Der Sensorbefestigungsabschnitt ist an einer Seite
der Druckfläche angeordnet, die gegenüber dem
Einfügeloch vorliegt (d. h. über der Druckfläche).
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Gemäß dem
oben erläuterten Gesichtspunkt ist der Brennstoffdrucksensor über
der Druckfläche des Körpers angeordnet, auf welche
die Kraft von der Klemme aufgebracht wird. Der Brennstoffdrucksensor
ist daher in einer Position angeordnet, welche beabstandet von einem
Abschnitt des Körpers vorliegt, auf den eine große
Spannung bewirkt wird (d. h. am Abschnitt zwischen dem durch den
Zylinderkopf gehaltenen Abschnitt und der Druckfläche).
Dementsprechend kann ein Einfluss, der auf den Körper am Brennstoffdrucksensor
bewirkten Spannung unterdrückt werden, wodurch die Erfassungsgenauigkeit für
den Brennstoffdruck verbessert wird.
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Gemäß einem
fünften beispielhaften Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung
ist der Körper in einem im Zylinderkopf des Verbrennungsmotors ausgebildeten
Körpereinfügeloch eingefügt und angeordnet
und wird mittels einer Klemme gegen das Körpereinfügeloch
gedrückt. Der Körper weist eine Druckfläche
auf, welche die Klemme zum Drücken des Körpers
berührt. Ein Sensorbefestigungsabschnitt ist an einem Endabschnitt
des Körpers auf einer Seite vorgesehen, die vom Einfügeloch
derart gegenüberliegt, dass der Sensorbefestigungsabschnitt weiter
als die Druckfläche zu der vom Einfügeloch gegenüberliegenden
Seite (d. h. zur oberen Seite) übersteht. Der Brennstoffdrucksensor
ist am Sensorbefestigungsabschnitt befestigt.
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Gemäß dem
oben erläuterten Gesichtspunkt ist der Brennstoffdrucksensor über
der Druckfläche angeordnet. Wie im oben erläuterten
vierten beispielhaften Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung kann
dementsprechend ein Einfluss der im Körper auf den Brennstoffdrucksensor
bewirkten Spannung unterdrückt werden, wodurch die Erfassungsgenauigkeit
des Brennstoffdrucks verbessert wird.
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Da
der Sensorbefestigungsabschnitt in der Gestalt ausgebildet wird,
dass er an der oberen Seite der Druckfläche übersteht,
kann die Anordnung des Brennstoffdrucksensors über der
Druckfläche mit einer einfachen Bauweise realisiert werden,
während der Raum zur Anordnung des Brennstoffdrucksensors
ein begrenzter und kleiner Raum wird. Der oben erläuterte
Effekt der Verbesserung des Freiheitsgrades bei der Montage des
Brennstoffdrucksensors, während eine Vergrößerung
der Größe des Körpers vermieden wird,
kann daher geeignet angewendet werden.
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Gemäß einem
sechsten beispielhaften Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung
enthält der Brennstoffdrucksensor ein Spann- bzw. Dehnungsmesselement,
welches am Körper befestigt ist, und sich im Ansprechen
auf den Druck des unter hohen Druck stehenden Brennstoffs elastisch
deformiert, und ein Sensorelement, welches am Spannelement befestigt
ist und die Größe der durch das Spannelement verursachten Spannung
in ein elektrisches Signal wandelt. Der Sensorbefestigungsabschnitt
ist in Gestalt einer im Wesentlichen zylinderförmigen Säule
ausgebildet und mit einem vertieften Abschnitt geformt, welcher
von einer äußeren Umfangsfläche oder
einer Seitenfläche der im Wesentlichen zylinderförmigen
Säulengestalt des Sensorbefestigungsabschnitts eingesenkt
ist. Das Spannelement ist im vertieften Abschnitt eingefügt
und angeordnet.
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Gemäß dem
oben erläuterten Gesichtspunkt ist der vertiefte Abschnitt
zur Einfügung und Anordnung des Spannelements eingesenkt
von der äußeren Umfangsfläche oder der
Seitenfläche der zylinderförmigen Säulengestalt
des Sensorbefestigungsabschnitts ausgebildet. Daher kann eine Vergrößerung
der Größe des Sensorbefestigungsabschnitts vermieden
werden. Da der Brennstoffdrucksensor am vertieften Abschnitt befestigt
ist, der in dieser Weise vom Sensorbefestigungsabschnitt eingesenkt ist,
ist der Raum für die Anordnung des Brennstoffdrucksensors
ein begrenzter und kleiner Raum. Der oben erläuterte Effekt
zur Verbesserung des Freiheitsgrades für die Befestigung
des Brennstoffdrucksensors, während eine Vergrößerung
der Größe des Körpers vermieden wird,
kann daher geeignet angewendet werden.
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Gemäß einem
siebten beispielhaften Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung
enthält die Einspritzvorrichtung ferner ein Verbindergehäuse, welches
am Körper befestigt und über einen Verbinder mit
einer äußeren Verdrahtung verbunden ist, einen
Sensor-Verbinderanschluss, der elektrisch mit dem Brennstoffdrucksensor
verbunden ist, und einen Ansteuerungsverbinderanschluss, der elektrisch
mit der Anschlussleitung verbunden ist. Das Verbindergehäuse
hält den Sensor-Verbinderanschluss und den Ansteuerungsverbinderanschluss,
um den Sensor-Verbinderanschluss und den Ansteuerungsverbinderanschluss
im gemeinsamen Verbinder vorzusehen.
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Das
heißt, dass der Sensor-Verbinderanschluss und der Ansteuerungsverbinderanschluss durch
das gemeinsame Verbindergehäuse gehalten sind, um den einzelnen
Verbinder mit dem Verbindergehäuse und den beiden Anschlüssen
zu bilden. Der Brennstoffdrucksensor kann daher in der Einspritzvorrichtung
ohne eine Erhöhung der Anzahl der Verbinder montiert werden.
Die die externen Vorrichtungen wie die Motor- ECU mit dem Verbinder
verbindende Verdrahtung erstreckt sich kollektiv von dem einen Verbinder,
der in der Einspritzvorrichtung angeordnet ist. Daher kann die Verdrahtungsführung
vereinfacht werden. Eine Vergrößerung des Arbeitsumfangs
zur Verbindung des Verbinders kann dementsprechend vermieden werden.
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Aus
einem Studium der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, der
beigefügten Ansprüche und der Zeichnung, welche
jeweils einen Teil dieser Anmeldung bilden, werden Merkmale und
Vorteile der Ausführungsformen sowie auch Durchführungsverfahren
und die Funktion der entsprechenden Bestandteile verdeutlicht. In
den Figuren zeigt:
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1 eine
Längsquerschnittsansicht einer Einspritzvorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
vergrößerte Längsquerschnittsansicht
einer Struktur zur Montage eines Brennstoffdrucksensors an der Einspritzvorrichtung
gemäß der ersten Ausführungsform;
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3A eine
Längsquerschnittsansicht eines wesentlichen Teils eines
einzelnen Köpers der Einspritzvorrichtung gemäß der
ersten Ausführungsform;
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3B eine
Querschnittsansicht der Einspritzvorrichtung gemäß 3A entlang
der Linie IIIB-IIIB;
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3C eine
Querschnittsansicht der Einspritzvorrichtung gemäß 3A entlang
der Linie IIIC-IIIC;
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3D eine
Ansicht der Einspritzrichtung gemäß 3A in
Richtung eines mit IIID gekennzeichneten Pfeils;
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4A eine
Längsquerschnittsansicht eines Teils eines einzelnen Körpers
einer Einspritzvorrichtung eines ersten Vergleichsbeispiels;
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4B eine
Querschnittsansicht der Einspritzvorrichtung gemäß 4A entlang
der Linie IVB-IVB;
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4C eine
Querschnittsansicht der Einspritzvorrichtung gemäß 4A entlang
der Linie IVC-IVC;
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4D eine
Ansicht der Einspritzvorrichtung gemäß 4A in
Richtung eines mit IVD gekennzeichneten Pfeils;
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5A eine
Längsquerschnittsansicht eines wesentlichen Teils eines
einzelnen Körpers einer Einspritzvorrichtung gemäß einer
zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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5B eine
Querschnittsansicht der Einspritzvorrichtung gemäß 5A entlang
der Linie VB-VB;
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5C eine
Querschnittsansicht der Einspritzvorrichtung gemäß 5A entlang
der Linie VC-VC;
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5D eine
Querschnittsansicht der Einspritzvorrichtung gemäß 5A entlang
der Linie VD-VD;
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6A eine
Längsquerschnittsansicht eines Teils eines einzelnen Körpers
einer Einspritzvorrichtung eines zweiten Vergleichsbeispiels;
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6B eine
Querschnittsansicht der Einspritzvorrichtung gemäß 6A entlang
der Linie VIB-VIB;
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6C eine
Querschnittsansicht der Einspritzvorrichtung gemäß 6A entlang
der Linie VIC-VIC;
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6D eine
Querschnittsansicht der Einspritzvorrichtung gemäß 6A entlang
der Linie VID-VID;
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7 eine
Längsquerschnittsansicht eines wesentlichen Teils eines
einzelnen Körpers einer Einspritzvorrichtung gemäß einer
dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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8 eine
Längsquerschnittsansicht eines wesentlichen Teils eines
einzelnen Körpers einer Einspritzvorrichtung gemäß einer
vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
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9 eine
Längsquerschnittsansicht eines wesentlichen Teils eines
einzelnen Körpers einer Einspritzvorrichtung gemäß einer
fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Nachfolgend
werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit
Bezug auf die Figuren erläutert. In der nachfolgenden Beschreibung
der jeweiligen Ausführungsformen werden die gleichen Bezugszeichen
in den Figuren für identische oder äquivalente
Bestandteile verwendet.
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(Erste Ausführungsform)
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Nachfolgend
wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
mit Bezug auf die 1 bis 3D beschrieben. 1 ist
eine schematische Längsquerschnittsansicht, welche den
generellen inneren Aufbau einer Einspritzvorrichtung bzw. eines
Injektors (Brennstoffeinspritzventil) gemäß der
vorliegenden Ausführungsform zeigt. Zunächst wird
ein Grundaufbau und die Wirkungsweise der Einspritzvorrichtung anhand 1 erläutert.
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Die
Einspritzvorrichtung spritzt einen in einer Verteilerleiste (nicht
gezeigter Druckspeicherbehälter) gespeicherten, unter hohem
Druck stehenden Brennstoff in einem Verbrennungsraum E1 ein, der innerhalb
eines Zylinders eines Diesel- Verbrennungsmotors ausgebildet ist.
Die Einspritzvorrichtung enthält eine Düse 1,
welche den Brennstoff einspritzt, wenn sich die Düse 1 öffnet,
ein elektrisches Stellglied 2, welches betrieben wird,
wenn Elektrizität hierzu zugeführt wird, und einen
Gegendruck-Steuerungsmechanismus 3, der durch das elektrische Stellglied 2 betrieben
wird und den Gegendruck der Düse 1 steuert.
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Die
Düse 1 enthält einen Düsenkörper 12, der
mit einem Einspritzloch 11 ausgebildet ist, eine Nadel 13,
welche in einem Ventilsitz des Düsenkörpers 12 sitzt
und hiervon zum Schließen und Öffnen des Einspritzlochs 11 getrennt
ist, und eine Feder 14, welche die Nadel 13 in
eine Ventilschließrichtung vorspannt.
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Das
elektrische Stellglied 2 der vorliegenden Ausführungsform
ist ein Piezo-Stellglied, das aus einem mehrlagigen Körper
(Piezostapel) durch Stapeln einer Mehrzahl von piezoelektrischen
Elementen gebildet ist. Das elektrische Stellglied 2 wird
zwischen einem ausgedehnten Zustand und einem eingezogenen Zustand
durch Aufschalten einer Ladung und Entladung auf die piezoelektrischen
Elemente geschaltet. Der Piezostapel wirkt so als ein Stellglied, das
die Nadel 13 betreibt. Alternativ kann ein elektromagnetisches
Stellglied anstelle des Piezo-Stellglieds eingesetzt werden, welches
durch einen Stator und einen Rotor gebildet ist.
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Ein
Ventilkörper 31 des Gegendruck-Steuerungsmechanismus 3 beherbergt
einen Kolben 32, der sich bewegt, um der Ausdehnung und
der Kontraktion des Piezo-Stellglieds 2 zu folgen, eine
Tellerfeder 33, welche den Kolben 32 zur Seite
des Piezo-Stellglieds 2 vorspannt, und ein kugelförmiges Ventilteil 34,
welches durch den Kolben 32 angesteuert wird.
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Ein
Körper 4 der Einspritzvorrichtung ist im Wesentlichen
in Gestalt eines Zylinders ausgebildet. Ein Aufnahmeloch 41 in
Gestalt einer zylindrischen Säule mit einer Stufe ist in
einem radial zentralen Abschnitt des Körpers 4 der
Einspritzvorrichtung derart ausgebildet, dass sich das Aufnahmeloch 41 in
einer axialen Richtung der Einspritzvorrichtung (vertikale Richtung
in 1) erstreckt. Das Piezo-Stellglied 2 und
der Gegendruck-Steuerungsmechanismus 3 sind im Aufnahmeloch 41 aufgenommen.
Ein im Wesentlichen in Gestalt eines Zylinders vorliegender Halter 5 ist
auf den Körper 4 der Einspritzvorrichtung aufgeschraubt,
wodurch die Düse 1 an einem Endabschnitt des Körpers 4 der
Einspritzvorrichtung gehalten ist.
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Eine
Hochdruckpassage 6 und eine Niederdruckpassage 7 sind
im Düsenkörper 12, im Körper 4 der
Einspritzvorrichtung und dem Ventilkörper 31 ausgebildet.
Ein unter hohem Druck stehender Brennstoff wird konstant bzw. gleichbleibend
von der Sammelleiste zur Hochdruckpassage 6 zugeführt. Die
Niederdruckpassage 7 ist mit einem Brennstofftank (nicht
gezeigt) verbunden. Die Körper 12, 4 und 31 sind
aus Metall ausgebildet. Die Festigkeit der Körper 12, 4 und 31 ist
durch Ausführung einer Vergütungsbehandlung erhöht.
Ferner ist die Härte der Oberflächen der Körper 12, 4 und 31 durch
Durchführung einer Härteeinsetzungsbehandlung
erhöht.
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Die
Körper 12, 4 und 31 sind in
einem Körpereinfügeloch E3 eingefügt
und angeordnet, welches in einem Zylinderkopf E2 eines Verbrennungsmotors
ausgebildet ist. Ein Eingriffsabschnitt 42 (Druckfläche),
welcher mit einem Ende einer Klemme K in Eingriff steht, ist im
Körper 4 der Einspritzvorrichtung ausgebildet.
Wenn das andere Ende der Klemme K durch einen Bolzen an den Zylinderkopf
E2 gespannt ist, drückt das Ende der Klemme K den Eingriffsabschnitt 42 zum
Körpereinfügeloch E3. Damit ist die Einspritzvorrichtung
in einem Zustand fixiert, in dem die Einspritzvorrichtung in das
Körpereinfügeloch E3 eingepresst ist.
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Eine
Hochdruckkammer 15, welche einen Teil der Hochdruckpassage 6 bildet,
ist zwischen einer äußeren Umfangsfläche
der Nadel 13 auf Seiten des Einspritzlochs 11 und
einer inneren Umfangsfläche des Düsenkörpers 12 ausgebildet.
Die Hochdruckkammer 15 steht in Verbindung mit dem Einspritzloch 11,
wenn die Nadel 13 in eine Ventilöffnungsrichtung
gesetzt ist. Eine Gegendruckkammer 16 ist an einer Seite
der Nadel 13 ausgebildet, die gegenüber von der
Seite des Einspritzlochs vorliegt. Die der Seite des Einspritzlochs
gegenüberliegende Seite wird nachfolgend als eine Oberseite
bezeichnet. Die Feder 14 ist in der Gegendruckkammer 16 angeordnet.
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Der
Ventilkörper 31 ist mit einer Hochdrucksitzfläche 35 in
einem Leitweg ausgebildet, der die Hochdruckpassage 6 im
Ventilkörper 31 und die Gegendruckkammer 16 der
Düse 1 verbindet. Der Ventilkörper 31 ist
mit einer Niederdrucksitzfläche 36 in einem Leitweg
ausgebildet, der die Niederdruckkammer 7 im Ventilkörper 31 und
die Gegendruckkammer 16 der Düse 1 verbindet.
Das Ventilteil 34 ist zwischen der Hochdrucksitzfläche 35 und
der Niederdrucksitzfläche 36 angeordnet.
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Ein
Hochdruckanschluss 43 (Hochdruckleistungsverbindung) und
ein Niederdruckanschluss 44 (Niederdruckleistungsverbindung)
sind an einer äußeren Umfangsfläche des
Körpers 4 der Einspritzvorrichtung ausgebildet,
der im Wesentlichen in Gestalt einer zylindrischen Säule
vorliegt. Der Hochdruckanschluss 43 ist mit einer nicht
gezeigten Hochdruckleitung verbunden. Der Neiderdruckanschluss 44 ist
mit einer nicht gezeigten Niederdruckleitung verbunden. Der von
der Sammelschiene zum Hochdruckanschluss 43 über
die Hochdruckleitung zugeführte Brennstoff wird von der
Seite der äußeren Umfangsfläche des zylindrischen
Körpers 4 der Einspritzvorrichtung zugeführt.
Der zur Einspritzvorrichtung zugeführte Brennstoff fließt
in die Hochdruckkammer 15 und die Gegendruckkammer 16 über
die Hochdruckpassage 6.
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Die
Hochdruckpassage 6 weist eine Zweigpassage 6a auf,
die vom oberen Abschnitt des Körpers 4 der Einspritzvorrichtung
abzweigt. Der Brennstoff in der Hochdruckpassage 6 wird
durch die Zweigpassage 6a in einen Brennstoffdrucksensor 50 (der
nachfolgend erläutert wird) eingebracht.
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Ein
Verbinder 60 ist am oberen Abschnitt des Körpers 4 der
Einspritzvorrichtung befestigt. Die von außen zu einem
Anschluss des Verbinders 60 (Ansteuerverbinderanschluss 62)
zugeführte elektrische Leistung wird durch eine Anschlussleitung 21 zum
Piezo-Stellglied 2 zugeführt. Dann dehnt sich
das Piezo-Stellglied 2 aus. Wenn die Zuführung
der elektrischen Leistung gestoppt wird, zieht sich das Piezo-Stellglied 2 zusammen.
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Wenn
das Piezo-Stellglied 2 in der oben erläuterten
Konstruktion im zusammengezogenen Zustand vorliegt, berührt
das Ventilteil 34 die Niederdrucksitzfläche 36,
und die Gegendruckkammer 16 ist mit der Hochdruckpassage 6 verbunden,
wodurch der hohe Brennstoffdruck in die Gegendruckkammer 16 eingeführt
wird. Der Brennstoffdruck und die Feder 14 in der Gegendruckkammer 16 spannen
die Nadel 13 in die Ventilschließrichtung vor,
wodurch das Einspritzloch 11 geschlossen ist.
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Wenn
an das Piezo-Stellglied 2 eine Spannung angelegt ist und
das Piezo-Stellglied 2 in seinen ausgedehnten Zustand gebracht
wurde, berührt das Ventilteil 34 die Hochdrucksitzfläche 35,
und die Gegendruckkammer 16 ist in Verbindung mit der Niederdruckpassage 7,
wodurch die Gegendruckkammer 16 entspannt wird. Der Brennstoffdruck
in der Hochdruckkammer 15 spannt die Nadel 13 in
die Ventilöffnungsrichtung vor, wodurch das Einspritzloch
geöffnet wird. Der Brennstoff wird dann vom Einspritzloch 11 in
den Verbrennungsraum E1 eingespritzt.
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Der
Druck des unter hohen Druck stehenden Brennstoffs in der Hochdruckpassage 6 schwankt
in Verbindung mit der Brennstoffeinspritzung vom Einspritzloch 11.
Der Brennstoffdrucksensor 50 zum Erfassen der Druckschwankung
ist am Körper 4 der Einspritzvorrichtung befestigt.
Der tatsächliche Zeitpunkt des Einspritzbeginns kann dadurch
erfasst werden, dass der Zeitpunkt abgetastet wird, zu dem der Brennstoffdruck
abzufallen beginnt, in Verbindung mit dem Beginn der Einspritzung
vom Einspritzloch 11 durch eine mittels dem Brennstoffdrucksensor 50 erfasste
Druckschwankungswellenform. Der tatsächliche Endzeitpunkt
der Einspritzung kann durch Erfassen des Zeitpunkts abgetastet werden,
zu dem der Brennstoffdruck anzusteigen beginnt, in Verbindung mit
einem Ende der Einspritzung. Eine Einspritzmenge kann erfasst werden
durch Abtasten des Ausmaßes des hierdurch verursachten
maximalen Brennstoffdruckabfalls in Verbindung mit der Einspritzung
und zusätzlich dem Startzeitpunkt der Einspritzung und
dem Endzeitpunkt der Einspritzung.
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Nachfolgend
wird anhand von 2 ein Aufbau eines einzelnen
Körpers des Brennstoffdrucksensors 50 und einer
Montagestruktur zur Befestigung des Brennstoffdrucksensors 50 am
Körper 4 der Einspritzvorrichtung erläutert.
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Der
Brennstoffdrucksensor 50 weist einen Stopfen 51 (Spannelement)
und ein Dehnungsmessgerät 52 (Sensorelement) auf.
Der Stopfen 51 verformt sich elastisch, wenn der Druck
des unter hohen Druck stehenden Brennstoffs in der Zweigpassage 6a auf
den Stopfen 51 aufgebracht wird. Das Dehnungsmessgerät 52 wandelt
die Größe der durch den Stopfen 51 verursachten
Spannung in ein elektrisches Signal und gibt dieses elektrische
Signal als einen Druckmesswert aus.
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Der
Stopfen 51 weist einen Zylinderabschnitt 51b in
Gestalt einer Zylinders und einen Membranabschnitt 51c in
Gestalt einer Scheibe auf. Ein Einlassloch 51a zum Einbringen
des unter hohen Druck stehenden Brennstoffs zu einer Innenseite
des Zylinderabschnitts 51b ist an einem Ende des Zylinderabschnitts 51b ausgebildet.
Der Membranabschnitt 51c blockiert das andere Ende des
Zylinderabschnitts 51b. Eine Innenfläche des Zylinderabschnitts 51b und
des Membranabschnitts 51c nimmt den Druck des unter hohen
Druck stehenden Brennstoffs auf, der in den Zylinderabschnitt 51b durch
das Einlassloch 51a hineinströmt. Daher verformt
sich der gesamte Körper des Stopfens 51 elastisch.
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Der
Stopfen 51 ist aus Metall hergestellt. Das Metallmaterial
des Stopfens 51 unterliegt der Forderung, eine hohe Festigkeit
und hohe Härte aufzuweisen, da der Stopfen 51 einen
besonders hohen Druck aufnimmt. Zusätzlich ist es erforderlich,
dass das Metallmaterial nur einer geringen Deformation aufgrund einer
Wärmeausdehnung unterliegt und nur einen geringen Einfluss
auf das Dehnungsmessgerät 52 bewirkt. Dies bedeutet,
dass das Metallmaterial einen geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten
aufweisen muss. Zum Beispiel können Eisen (Fe), Nickel
(Ni) und Kobalt (Co) als Metallmaterial verwendet werden. Alternativ
kann ein Material als Metallmaterial verwendet werden, welches Eisen
und Nickel als Hauptbestandteile enthält und Titan (Ti), Niobium
(Ni) und Aluminium (Al) oder ein Material, das Titan und Niobium
als ein Vergütungsmaterial zur Erhöhung der Festigkeit
aufweist. Der Stopfen 51 kann unter Einsatz einer Pressumformung,
Schneidbearbeitung, Kaltumformung und dergleichen auf das Metallmaterial
ausgebildet werden. Alternativ kann ein Material eingesetzt werden,
welches Kohlenstoff (C), Silizium (Si), Mangan (Mn), Phosphor (P), Schwefel
(S) und dergleichen enthält.
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Ein
Sensorbefestigungsabschnitt 45 ist in einem zylindersäulenförmigen
Endabschnitt des Körpers 4 der Einspritzvorrichtung
angeordnet, der im Wesentlichen in Gestalt einer zylindrischen Säule ausgebildet
ist. Der Sensorbefestigungsabschnitt 45 ist in Gestalt
einer zylindrischen Säule ausgebildet, die sich nach oberhalb
von den Befestigungspositionen des Hochdruckanschlusses 43 und
des Niederdruckanschlusses 44 erstreckt. Ein vertiefter
Abschnitt 46 ist an einer oberen Endfläche 45a des
Sensorbefestigungsabschnitts 45 ausgebildet. Der Zylinderabschnitt 51b des
Stopfens 51 ist in den vertieften Abschnitt 46 eingefügt.
Ein Muttergewindeabschnitt 46a (körperseitiger
Schraubabschnitt) ist an einer Innenumfangsfläche des vertieften
Abschnitts 46 angeformt. Ein Schraubgewindeabschnitt 54d (sensorseitiger
Gewindeabschnitt) ist an einer äußeren Umfangsfläche
des Zylinderabschnitts 51b ausgebildet. Der Brennstoffdrucksensor 50 ist
am Körper 4 der Einspritzvorrichtung durch Verschrauben
des Schraubgewindeabschnitts 51d des Stopfens 51 mit dem
Muttergewindeabschnitt 46a des Körpers 4 der Einspritzvorrichtung
befestigt.
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Eine
sensorseitige Dichtfläche 51e ist an einer Zylinderseitenfläche
des Zylinderabschnitts 51b rund um das Einlassloch 51a ausgebildet.
Eine körperseitige Dichtfläche 46b ist
an einer Unterfläche des vertieften Abschnitts 46 ausgebildet.
Beide Dichtflächen 51e und 46b erstrecken
sich senkrecht zu einer Axialrichtung des Stopfens 51.
Beide Dichtflächen 51e und 46b erstrecken
sich in ringförmige Gestalt rund um das Einlassloch 51a.
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Die
sensorseitige Dichtfläche 51e wird gegen die körperseitige
Dichtfläche 46b gedrückt, um einen engen
Kontakt zwischen diesen zu erzielen, wodurch eine Metallkontaktverbindung
zwischen dem Körper 4 der Einspritzvorrichtung
und dem Stopfen 51 erzielt wird. Durch die Schraubverbindung
des Stopfens 51 mit dem Körper 4 der
Einspritzvorrichtung wird eine Kraft (Axialkraft) erzeugt, um die
Dichtflächen 51e und 46b gegeneinander
zu pressen. Das heißt die Befestigung des Stopfens 51 am
Körper 4 der Einspritzvorrichtung und die Erzeugung
der Axialkraft werden zur gleichen Zeit ausgeführt.
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Das
Dehnungsmessgerät 52 ist am Membranabschnitt 51c befestigt.
Insbesondere ist das Dehnungsmessgerät durch Versiegeln
(Anbacken) des Dehnungsmessgeräts 52 an einem
Glasteil 52b in einem Zustand befestigt, in dem das Dehnungsmessgerät 52 auf
den Membranabschnitt 51c angeordnet ist. Wenn sich der
Stopfen 51 daher aufgrund des Drucks des unter hohen Druck
stehenden Brennstoffs, der in den Zylinderabschnitt 51b strömt,
elastisch verformt, um zu expandieren, misst das Dehnungsmessgerät 52 daher
die Größe der Spannung (Ausmaß der elastischen
Verformung), die am Membranabschnitt 51c verursacht wird.
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Eine
Metallplatte 53 in Gestalt einer Scheibe ist am Stopfen 51 befestigt.
Eine eingegossene integrierte Schaltung (IC) 54 (die später
erläutert wird) ist an der Platte 53 befestigt
und wird durch diese gehalten.
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Die
eingegossene IC 54 ist über einen Leitungskontakt
W elektrisch mit dem Dehnungsmessgerät 52 verbunden.
Die eingegossene IC 54 ist durch Versiegeln einer elektronischen
Komponente 54a und Sensoranschlüssen 54b mit
einem Gießharz 54m ausgestaltet. Die elektronische
Komponente 54a stellt einen Verstärkerschaltkreis,
der ein vom Dehnungsmessgerät 52 ausgegebenes
Messsignal verstärkt, einen Filterschaltkreis, der ein
dem Messsignal überlagertes Rauschen entfernt, und einen Schaltkreis
bereit, welcher eine Spannung an das Dehnungsmessgerät 52 und
dergleichen anlegt.
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Das
Dehnungsmessgerät 52, an welches die durch den
Spannungsversorgungsschaltkreis aufgebrachte Spannung angelegt wird,
bildet eine Brückenschaltung, deren Widerstand sich entsprechend der
Spannung verändert, die im Membranabschnitt 51c bewirkt
wird. Eine Ausgangsspannung der Brückenschaltung verändert
sich daher entsprechend der Spannung des Membranabschnitts 51c.
Die Ausgangsspannung wird zum Verstärkerschaltkreis der eingegossenen
IC 54 als ein Druckmesswert des unter hohen Druck stehenden
Brennstoffs ausgegeben. Der Verstärkerschaltkreis verstärkt
den vom Dehnungsmessgerät 52 (Brückenschaltung)
ausgegebenen Druckmesswert und gibt das verstärkte Signal am
Sensoranschluss 54b aus.
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Das
Gießharz 54m ist in Gestalt eines Zylinders ausgeformt,
der sich ringförmig um eine äußere Umfangsfläche
des Zylinderabschnitts 51b des Stopfens 51 erstreckt.
Die Mehrzahl an Sensoranschlüssen 54b erstreckt
sich von einer äußeren Umfangsfläche
des Gießharzes 54m. Die Sensoranschlüsse 54b sind
elektrisch mit der elektronischen Komponente 54a innerhalb
der eingegossenen IC 54 verbunden. Die Sensoranschlüsse 54b wirken
als ein Anschluss zur Ausgabe des Messsignals des Brennstoffdrucksensors,
als ein Anschluss der Leistungsversorgung, als ein Anschluss zur
Erdung und dergleichen.
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An
einem äußeren umfangsseitigen Endabschnitt der
Platte 53 ist ein Gehäuse 56 befestigt. Ein
Abschnitt des Zylinderabschnitts 51b des Stopfens 51 mit
Ausnahme des Schraubgewindeabschnitts 51d, des Dehnungsmessgeräts 52 und
der eingegossenen IC 54 sind in einem durch das Gehäuse 56 und
die Platte 53 definierten Raum aufgenommen. Das Gehäuse 56 und
die aus einem Metallblock hergestellte Platte 53 schließen
daher äußere Störungen aus und schützen
das Dehnungsmessgerät 52 und die eingegossene
IC 54. Eine Öffnung 56a ist an einer äußeren
Umfangsfläche des Gehäuses 56 ausgebildet.
Die Sensoranschlüsse 54b erstrecken sich von der
Innenseite zur Außenseite des Gehäuses 56 durch
die Öffnung 56a.
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Ein
Gehäuse 61 des Verbinders 60 hält
den Ansteuerverbinderanschluss 62 und die Sensorverbinderanschlüsse 63.
Die Sensorverbinderanschlüsse 63 und die Sensoranschlüsse 54b sind
elektrisch miteinander durch Laserschweißen und dergleichen über
Elektroden 71, 72 und 73 verbunden. Diese
sind nachfolgend erläutert. Ein Verbinder einer externen Verdrahtung,
die mit externen Vorrichtungen, wie z. B. einer Steuereinheit (ECU)
des Motors (nicht gezeigt) verbunden ist, ist mit dem Verbinder 60 verbunden.
Das von der eingegossenen IC 54 ausgehende Druckmesssignal
wird daher über die externe Verdrahtung in die ECU des
Motors eingegeben.
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Wenn
die Schraubverbindung des Stopfens 51 mit dem Körper 4 der
Einspritzvorrichtung durch Eindrehen des Stopfens 51 hergestellt
wird, ist eine Drehlage des Stopfens 51 zu einem Zeitpunkt,
wenn die Schraubverbindung abgeschlossen ist, nicht in einer spezifischen
Position festgelegt. Dies bedeutet, dass die Drehlagen der Sensoranschlüsse 54b der eingegossenen
IC ebenso unspezifiziert zum Zeitpunkt des Abschlusses der Schraubverbindung
des Stopfens 51 sind.
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Die
Elektroden 72 und 73, welche jeweils mit den Sensoranschlüssen 54b verbunden
sind, und welche zusammen mit dem Stopfen 51 rotieren,
weisen jeweils ringförmige Anschlüsse 72a und 73a auf, von
denen sich jeder in einer ringförmigen Gestalt rund um
die zentrale Drehachse des Stopfens 51 erstreckt. Die ringförmigen
Verbinder 72a und 73a sind jeweils elektrisch
mit der Mehrzahl an Verbinderanschlüssen 63 verbunden,
nachdem die Schraubverbindung des Stopfens 51 abgeschlossen
ist. Die Sensoranschlüsse 54b, deren Drehlagen
nicht spezifiziert sind, können daher auf einfache Weise
elektrisch mit den Verbinderanschlüssen 53 verbunden werden,
die in vorbestimmten Positionen am Körper 4 der
Einspritzvorrichtung angeordnet sind.
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Eine
Verbindung 71a der Elektrode 71, die elektrisch
mit dem Verbinderanschluss 63 verbunden ist, ist am Drehzentrum
des Stopfens 51 angeordnet. Die Drehlage der Verbindung 71a ist
daher spezifiziert ungeachtet der Drehlage des Stopfens 51.
Die Mehrzahl an Elektroden 71, 72 und 73 sind
mittels einem Gießharz 70m eingeformt und integriert.
Die Mehrzahl an Elektroden 71, 72 und 73 sind
an einer oberen Fläche des Gehäuses 56 in
einem eingeformten Zustand befestigt. Verschweißte Abschnitte 63a, die
zu den Verbindern 71a, 72a und 73a überstehen, sind
an den Verbinderanschlüssen 63 ausgebildet. Zur
Ausführung des Laserschweißens wird eine Laserenergie
auf die verschweißten Abschnitte 63a konzentriert.
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Wie
in 1 gezeigt ist, ist die Anschlussleitung 21 mit
dem elektrischen Stellglied 2 verbunden. Die Anschlussleitung 21 ist
in Anschlussleitungs-Einfügelöcher 47a und 47b eingefügt
und angeordnet, die im Körper 4 in der Form ausgebildet
sind, dass die Anschlussleitung 21 durch Halteteile 21a und 21b gehalten
ist. Die Halteteile 21a und 21b sind aus einem
Material (Kunststoff, wie z. B. Nylon) ausgebildet, welches eine
Härte aufweist, die geringer als die des Metalls ist, um
einen Verschleiß des Mantels der Anschlussleitung 21 zu
vermeiden. Die Gestalt, die Dicke etc. der Halteteile 21a und 21b sind
derart festgelegt, dass die Festigkeit der Halteteile 21a und 21b höher
als die der Anschlussleitung 21 ist.
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Eine
Ausgangsöffnung 47c ist an einer äußeren
Umfangsfläche 45b des Sensorbefestigungsabschnitts 45 ausgebildet.
Die Anschlussleitung 21 erstreckt sich von den Anschlussleitungs-Enfügelöchern 47a und 47b zu
einer Außenseite des Körpers 4 über
die Ausgangsöffnung 47c. Ein außerhalb
der Ausgangsöffnung 47c vorliegender Abschnitt
der Anschlussleitung 21 ist elektrisch mit dem Ansteuerungsverbinderanschluss 62 verbunden.
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Die
Anschlussleitungs-Einfügelöcher 47a und 47b enthalten
ein erstes Einfügeloch 47a und ein zweites Einfügeloch 47b.
Das erste Einfügeloch 47a erstreckt sich linear
entlang der Zentralachsenrichtung des Körpers 4.
Das zweite Einfügeloch 47b erstreckt sich linear
von einem oberen Endabschnitt des ersten Einfügelochs 47a zur
Ausgangsöffnung 47c, die an der äußeren
Umfangsfläche 45b des Sensorbefestigungsabschnitts 45 angeordnet
ist. Das erste Einfügeloch 47a und das zweite
Einfügeloch 47b sind Löcher, die jeweils
einen runden Querschnitt aufweisen. Das axiale Zentrum des ersten Einfügelochs 47a fällt
mit dem axialen Zentrum des Körpers 4 zusammen.
Das axiale Zentrum des Stopfens 51 fällt mit dem
axialen Zentrum des Körpers 4 zusammen.
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Die
Halteteile 21a und 21b bestehen aus einem Halteteil 21a,
welches im ersten Einfügeloch 47a angeordnet ist,
und einem Halteteil 21b, welches im zweiten Einfügeloch 47b angeordnet
ist.
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Nachfolgend
wird der Vorgang zur Befestigung des Brennstoffdrucksensors 50 etc.
am Körper 4 der Einspritzrichtung erläutert.
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Zunächst
werden die Platte 53, die eingegossene IC 54,
das Gehäuse 56 und die eingegossenen Elektroden 71, 72 und 73 an
dem Brennstoffdrucksensor 50, der aus dem Stopfen 51 und
dem Dehnungsmessgerät 52 besteht, angebaut und
hiermit integriert, wodurch eine Sensoranordnung As gebildet wird.
Dann wird die Sensoranordnung As am Körper 4 der
Einspritzvorrichtung befestigt. Hierbei wird der Schraubgewindeabschnitt 51b des
Stopfens 51 in den Muttergewindeabschnitt 46a eingeschraubt, der
im vertieften Abschnitt 46 des Körpers 4 der
Einspritzvorrichtung ausgebildet ist. Dann werden die Elektroden 71, 72 und 73 und
die Sensorverbinderanschlüsse 63 elektrisch mittels
Laserschweißen oder dergleichen verbunden.
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Das
elektrische Stellglied 2 wird in das Aufnahmeloch 41 des
Körpers 4 eingefügt und die Anschlussleitung 21 des
elektrischen Stellglieds 2 wird in die Anschlussleitungs-Einfügelöcher 47a und 47b von
Seiten des Aufnahmelochs 41 in einer Weise eingefügt,
in der die Anschlussleitung 21 durch die Halteteile 21a und 21b gehalten
ist. Der außerhalb der Ausgangsöffnung 47c angeordnete
Abschnitt der Anschlussleitung 21 wird mit dem Ansteuerungsverbinderanschluss 62 mittel
Laserschweißen oder dergleichen elektrisch verbunden.
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Dann
wird das Gießformen der Verbinderanschlüsse 62 und 63 und
der Sensoranordnung As mittels des Gießharzes ausgeführt,
wobei die Verbinderanschlüsse 62 und 63 und
die Sensoranordnung As im Körper 4 der Einspritzvorrichtung
fixiert werden. Das Gießharz schafft das Verbindergehäuse 61. Ein
Abschnitt der Anschlussleitung 21, der außenseitig
der Ausgangsöffnung 47c angeordnet und mit dem
Verbinderanschluss 62 verschweißt ist, und der Brennstoffdrucksensor 50 werden
mit dem Sensorbefestigungsabschnitt 45 unter Verwendung
des Gießharzes versiegelt. Dann ist die Befestigung des Brennstoffdrucksensors 50 etc.
am Körper 4 der Einspritzvorrichtung und die innere
elektrische Verdrahtung abgeschlossen.
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Nachfolgend
werden die Lagezuordnungen zwischen der Hochdruckpassage 6,
der Niederdruckpassage 7, dem ersten Einfügeloch 47a und
dem zweiten Einfügeloch 47b (Anschlussleitungs-Einfügelöcher),
die im Körper 4 der Einspritzvorrichtung ausgebildet
sind, anhand der 3A bis 3D erläutert.
Die Hochdruckpassage 6, die Niederdruckpassage 7,
das erste Einfügeloch 47a und das zweite Einfügeloch 47b (Anschlussleitungs-Einfügelöcher) sind
durch Anwendung von Bohrvorgängen im Körper 4 der
Einspritzvorrichtung ausgebildet worden.
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Die 3A bis 3D zeigen
den einzelnen Körper des Körpers 4 der
Einspritzvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
Die 4A bis 4D zeigen
einen einzelnen Körper eines Körpers 4x als
ein erstes Vergleichsbeispiel, welches die Erfinder der folgenden
Erfindung studiert haben. Das erste Vergleichsbeispiel nimmt den
Fall an, in dem der Brennstoffdrucksensor 50x in dem im
Patentdokument 1 beschriebenen Körper montiert ist. Die
den in den 3A bis 3D gezeigten
Teilen entsprechenden Teile aus den 4A bis 4D sind
so bezeichnet, dass deren Referenznummern zusätzlich ein ”x” an
den Enden aufweisen. Dies bedeutet z. B., dass die in den 4A bis 4D gezeigten
Teile 4x, 6x, 7x ... jeweils den in den 3A bis 3D gezeigten
Teilen 4, 6, 7 ... entsprechen.
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Wie
in 3A gezeigt ist, ist die Ausgangsöffnung 47c im
Körper 4 gemäß der vorliegenden Ausführungsform
in der äußeren Umfangsfläche 45b des
Sensorbefestigungsabschnitts 45 derart ausgebildet, dass
die Ausgangsöffnung 47c unterhalb des vertieften
Abschnitts 46 angeordnet ist. Hierbei ist insbesondere
der oberste Abschnitt P1 der Ausgangsöffnung 47c unterhalb
des untersten Abschnitts P2 des vertieften Abschnitts 46 angeordnet (Abschnitt
der körperseitigen Dichtfläche 46b in
Beispiel gemäß 3A). Im
Körper 4 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform ist das erste Einfügeloch 47a unterhalb
des vertieften Abschnitts 46 angeordnet. Insbesondere ist
ein Endabschnitt P3 des ersten Einfügelochs 47a,
welches dieses mit dem zweiten Einfügeloch 47b verbindet,
unterhalb des tiefsten Abschnitts P2 im vertieften Abschnitt 46 angeordnet.
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Als
ein Ergebnis hieraus ist die Ausgangsöffnung 47c gemäß der
vorliegenden Ausführungsform unter dem Stopfen 51 (vertiefter
Abschnitt 41) angeordnet. Das zweite Einfügeloch 47b,
welches sich zur Ausgangsöffnung 47c erstreckt,
und das erste Einfügeloch 47a sind daher unter
dem Montageraum des Stopfens 51 angeordnet. Die Anschlussleitungs-Einfügelöcher 47a und 47b und
der vertiefte Abschnitt 46 (Stopfen 51) können
daher daran gehindert werden, in radialer Richtung in Körper 4 aufeinanderzutreffen
(siehe 3B bis 3D). Dementsprechend
kann ein Freiheitsgrad für die Montage des Stopfens 51 verbessert
werden, während eine Vergrößerung der
radialen Größe des Körpers 4 vermieden
wird.
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Beim
Körper 4x im ersten Vergleichsbeispiel gemäß der
Darstellung in 4A ist das Anschlussleitungs-Einfügeloch 47ax im
Gegensatz hierzu in der Gestalt ausgebildet, dass es sich entlang
der Richtung der zentralen Achse 4x erstreckt, und die Ausgangsöffnung 47cx ist
an der oberen Endfläche des Sensorbefestigungsabschnitts 45x ausgebildet. Daher
fluchten das Anschlussleitungs-Einfügeloch 47ax und
der vertiefte Abschnitt 46x in radialer Richtung des Körpers 4x (vergleiche
die 4B bis 4D). Der
vertiefte Abschnitt 46x kann daher nicht in einen Bereich
an der rechten Seite einer gestrichelten Linie im Querschnitt des
in den 4C oder 4D gezeigten
Körpers 4x ausgebildet werden. Ein Freiheitsgrad
bei der Montage des Stopfens ist dementsprechend begrenzt. Als ein
Ergebnis hieraus ist es erforderlich, den äußeren
Durchmesser des Sensorbefestigungsabschnitts 45x zu vergrößern, um
sicherzustellen, dass der Montagebereich des vertieften Abschnitts 46x nur
in einem Bereich an der linken Seite der gestrichelten Linie im
Querschnitt des in den 4C oder 4D gezeigten
Körpers 4x vorliegt. Eine strichzweipunktierte
Linie in 4C oder 4D zeigt
die äußere Umfangsfläche 45b des
Sensorbefestigungsabschnitts 45 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform.
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Die
vorliegende Ausführungsform zeigt ferner folgende Effekte.
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Das
Eingießen des außerhalb der Ausgangsöffnung 47c vorliegenden
Abschnitts der Anschlussleitung 21 und der Sensoranordnung
As wird zusammen mit dem Sensorbefestigungsabschnitt 45 ausgeführt.
Der außerhalb der Ausgangsöffnung 47c angeordnete
Abschnitt der Anschlussleitung 21 und die Sensoranordnung
As können daher auf einfache Weise an den Sensorbefestigungsabschnitt 45 und
in einem isolierten Zustand befestigt werden, was gewünscht
ist.
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Der
mit dem Harz einzuformende Sensorbefestigungsabschnitt 45 ist
in einer Gestalt ausgebildet, die nach oben über den Hochdruckanschluss 43 und
den Niederdruckanschluss 44 übersteht. Die Körpergröße
des Verbindergehäuses 61 kann daher im Vergleich
zu dem Gehäuse reduziert werden, in dem das Eingießen
mit Harz zusammen mit Teilen der beiden Anschlüsse 43 und 44 erfolgt.
Dieser Aufbau kann eventuell zu einer Reduzierung der Körpergröße
der Einspritzvorrichtung beitragen. Da der Sensorbefestigungsabschnitt 45 in
einer aufwärts überstehenden Gestalt ausgebildet
ist, wird der Raum für die Anordnung des Stopfens 51 und
die Ausgangsöffnung 47c ein begrenzter und kleiner Raum.
Der oben erläuterte Effekt zur Verbesserung des Freiheitsgrades
bei der Montage des Stopfens 51, während ein Anstieg
der Größe des Körpers 4 vermieden
wird, kann daher geeignet ausgeführt werden.
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Der
Stopfen 51 ist über dem Eingriffsabschnitt 42 des
Körpers 4 angeordnet. Der Stopfen 51 ist
daher in einer Position angeordnet, die beabstandet von einem Abschnitt
des Körpers 4 vorliegt, an dem eine große
Spannung verursacht wird (d. h. einem Abschnitt zwischen dem Abschnitt,
der durch den Zylinderkopf E2 und dem Eingriffsabschnitt 42 gehalten
ist). Daher kann ein Einfluss der auf den Körper 4 einwirkenden
Spannung auf den Brennstoffdrucksensor unterdrückt werden,
wodurch die Messgenauigkeit für den Brennstoffdruck verbessert
wird.
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Der
vertiefte Abschnitt 46 zum Einfügen und Anordnen
des Stopfens 51 ist so ausgebildet, dass er vertieft von
der oberen Endfläche 45a des Sensorbefestigungsabschnitts 45 vorliegt.
Daher kann eine Vergrößerung der Größe
des Sensorbefestigungsabschnitts 45 im Vergleich zu dem
Fall vermieden werden, in dem der Sensorbefestigungsabschnitt in
der Gestalt ausgebildet ist, dass es sich in einer zylinderförmigen
Gestalt von einer oberen Endfläche 45a erstreckt.
Da der Stopfen 51 an dem in dieser Weise vertieft vom Sensorbefestigungsabschnitt 45 vorliegenden
vertieften Abschnitt 46 befestigt ist, wird der Raum zur
Anordnung des Stopfens 51 ein begrenzter und kleiner Raum.
Daher kann der oben erläuterte Effekt der Verbesserung
des Freiheitsgrads für die Montage des Stopfens 51,
während eine Vergrößerung der Größe
des Körpers 4 vermieden wird, geeignet ausgeführt
werden.
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Der
Sensorverbinderanschluss 63 und der Ansteuerungsverbinderanschluss 62 werden
durch das gemeinsame Verbindergehäuse 61 gehalten. Das
Verbindergehäuse 61 und die beiden Anschlüsse 62 und 63 bilden
daher einen einzelnen Verbinder. Der Brennstoffdrucksensor 50 kann
deshalb in der Einspritzvorrichtung ohne eine Vergrößerung
der Anzahl an Verbindern montiert werden.
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(Zweite Ausführungsform)
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In
der oben erläuterten ersten Ausführungsform ist
der vertiefte Abschnitt 46 in einer oberen Endfläche 45a des
Sensorbefestigungsabschnitts 45 ausgebildet, und der Stopfen 51 ist
von der Oberseite des Sensorbefestigungsabschnitts 45 her
befestigt. In einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
ist ein vertiefter Abschnitt 460 gemäß der Darstellung
in den 5A bis 5D in
der äußeren Umfangsfläche 45b des
Sensorbefestigungsabschnitts 45 ausgebildet, und der Stopfen 51 ist
längs einer Radialrichtung des Sensorbefestigungsabschnitts 45 fixiert.
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Dabei
ist die Ausgangsöffnung 47c in der zweiten Ausführungsform
gleichermaßen wie in der ersten Ausführungsform
unter dem vertieften Abschnitt 64 angeordnet. Insbesondere
ist der oberste Abschnitt P1 der Ausgangsöffnung 47c unter
dem tiefsten Abschnitt P2 des vertieften Abschnitts 460 angeordnet.
Das erste Einfügeloch 47a ist unter dem vertieften
Abschnitt 460 angeordnet. Insbesondere ist ein Abschnitt
P3, der ein Endabschnitt des ersten Einfügelochs 47a und
mit dem zweiten Einfügeloch 47b verbunden ist,
unter dem tiefsten Abschnitt P2 des vertieften Abschnitt 460 angeordnet.
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Daher
können die Anschlussleitungs-Einfügelöcher 47a und 47b und
der Stopfen 51 auch in der vorliegenden Ausführungsform
daran gehindert werden, in radialer Richtung im Körper 4 aufeinanderzutreffen
(vergleiche die 5B bis 5D). Dementsprechend
kann ein Freiheitsgrad bei der Montage des Stopfens 51 verbessert
werden, während eine Vergrößerung der
radialen Größe des Körpers 4 vermieden
wird.
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Im
Gegensatz hierzu ist in einem Körper 4x eines
zweiten Vergleichsbeispiels gemäß der Darstellung
in 6A ein Anschlussleitungs-Einfügeloch 47ax in
einer sich vertikal erstreckenden Form ausgebildet, und eine Ausgangsöffnung 47cx ist
an einer oberen Endfläche eines Sensorbefestigungsabschnitts 45x ausgebildet.
Daher fluchtet das Anschlussleitungs-Einfügeloch 47Ax und
ein vertiefter Abschnitt 460x in radialer Richtung des
Körpers 4x (vergleiche 6B bis 6D).
Der vertiefte Abschnitt 460x kann nicht in einem Bereich
auf der rechten Seite einer gestrichelten Linie im Querschnitt des in 6B oder 6D gezeigten
Körpers 4x ausgebildet werden. Daher ist der Freiheitsgrad
bei der Montage des Stopfens dementsprechend begrenzt. Als ein Ergebnis
hieraus ist es erforderlich, einen höherstehenden Abschnitt 45cx auszubilden, der
in einer zylinderförmigen Gestalt von einer äußeren
Umfangsfläche des Sensorbefestigungsabschnitts 45x übersteht,
und den vertieften Abschnitt 64x im überstehenden
Abschnitt 45cx auszubilden, um den Montagebereich des vertieften
Abschnitts 460x in einem Bereich an der linken Seite der
gestrichelten Linie sicherzustellen. Der Sensorbefestigungsabschnitt 45x ist
daher in radialer Richtung vergrößert.
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(Dritte Ausführungsform)
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In
der oben erläuterten ersten Ausführungsform ist
der oberste Abschnitt P1 der Ausgangsöffnung 47c unter
dem tiefsten Abschnitt P2 im vertieften Abschnitt 46 (körperseitige
Dichtfläche 46b) angeordnet. In einer dritten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß der
Darstellung in 7 ist der oberste Abschnitt
P1 der Ausgangsöffnung 47c über dem untersten
Abschnitt P2 des vertieften Abschnitts 46 angeordnet, wobei
jedoch der tiefste Abschnitt P4 der Ausgangsöffnung 47c unter
dem tiefsten Abschnitt P2 des vertieften Abschnitts 46 angeordnet
ist.
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Ein
Abschnitt P3, der ein Endabschnitt des ersten Einfügelochs 47a und
mit dem zweiten Einfügeloch 47b verbunden ist,
ist unter dem tiefsten Abschnitt P2 des vertieften Abschnitts 46 angeordnet, wie
dies auch in der oben erläuterten ersten Ausführungsform
der Fall ist.
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Gemäß der
vorliegenden Ausführungsform kann ein Aufeinandertreffen
zwischen dem gesamten vertieften Abschnitt 46 und dem zweiten
Einfügeloch 47b in axialer Richtung vermieden
werden, obwohl ein Teil des zweiten Einfügelochs 47b den
vertieften Abschnitt 46 in radialer Richtung des Körpers 4 trifft. Dementsprechend
kann ein Freiheitsgrad der Montage des Stopfens 51 verbessert
werden, während eine Vergrößerung der
radialen Größe des Körpers 4 im Vergleich
zum ersten Vergleichsbeispiel gemäß der Darstellung
in den 4A bis 4D vermieden werden
kann.
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(Vierte Ausführungsform)
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In
der oben erläuterten ersten Ausführungsform wird
die vorliegende Erfindung an einer Einspritzvorrichtung angewendet,
welche einen Hochdruckanschluss 43 in der äußeren
Umfangsfläche des Körpers 4 aufweist,
der die Versorgung mit dem unter hohem Druck stehenden Brennstoff
von der Seite des Körpers 4 empfängt.
Der vertiefte Abschnitt 46 zum Einfügen und Anordnen
des Stopfens 51 ist an der oberen Endfläche 45a des
Körpers 4 (Sensorbefestigungsabschnitt 45)
ausgebildet, um eine Wechselwirkung bzw. Beeinträchtigung
mit dem Hochdruckanschluss 43 zu vermeiden.
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In
einer in 8 gezeigten vierten Ausführungsform
wird die vorliegende Erfindung an einer Einspritzvorrichtung angewandt,
welche einen Hochdruckanschluss 43 in einer oberen Endfläche
des Körpers 4 aufweist, und der die Versorgung
mit dem unter hohen Druck stehendem Brennstoff von einer oberen
Seite des Körpers 4 empfängt. Ein vertiefter Abschnitt 46 zum
Einfügen und Anordnen des Stopfens 51 ist in einer äußeren
Umfangsfläche des Körpers 4 ausgebildet,
um eine Wechselwirkung mit dem Hochdruckanschluss 43 zu
vermeiden.
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Eine
nicht gezeigte Hochdruckleitung ist an einer äußeren
Umfangsfläche des Hochdruckanschlusses 43 befestigt.
Ein Niederdruckleitungs-Einfügeloch 44a (Niederdruckleitungsverbindung)
ist an einem Niederdruckanschluss 44 ausgebildet. Eine nicht
gezeigte Niederdruckleitung ist in das Niederdruckleitungs-Einfügeloch 44a eingefügt.
Das Niederdruckleitungs-Einfügeloch 44a ist unter
der Ausgangsöffnung 47c in der äußeren
Umfangsfläche des Körpers 4 vorgesehen.
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In
der vorliegenden Ausführungsform ist die Ausgangsöffnung 47c ebenfalls
unter dem vertieften Abschnitt 46 angeordnet, wie dies
bereits in der oben erläuterten ersten Ausführungsform
der Fall war. Das heißt, dass das erste Einfügeloch 47a unter
dem vertieften Abschnitt 46 angeordnet ist. Die Anschlussleitungs-Einfügelöcher 47a und 47b und
der vertiefte Abschnitt 46 können daher daran
gehindert werden, in radialer Richtung im Körper 4 aneinanderzustoßen.
Dementsprechend ist ein Freiheitsgrad bei der Montage des Stopfens 51 verbessert,
während eine Vergrößerung der radialen
Größe des Körpers 4 vermieden
wird.
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(Fünfte Ausführungsform)
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In
der oben erläuterten vierten Ausführungsform sind
das Niederdruckleitungs-Einfügeloch 44a, die Ausgangsöffnung 47c und
der vertiefte Abschnitt 46 an der äußeren
Umfangsfläche des Körpers 4 angeordnet.
Bei einer solchen Bauweise ist die Ausgangsöffnung 47c unter
dem vertieften Abschnitt 46 und über dem Niederdruckleitungs-Einfügeloch 44a angeordnet.
Hinsichtlich dieses Aspekts ist eine Ausgangsöffnung 47c in
einer fünften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung gemäß der Darstellung in 9 sowohl
unter dem vertieften Abschnitt 46 als auch unter dem Niederdruckleitungs-Einfügeloch 44a angeordnet.
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Bei
einer solchen Bauweise ist die Ausgangsöffnung 47c unter
dem vertieften Abschnitt 46 angeordnet, wie dies bereits
in der oben erläuterten vierten Ausführungsform
der Fall war. Daher können die Anschlussleitungs-Einfügelöcher 47a und 47b und
der vertiefte Abschnitt 46 daran gehindert werden, in radialer
Richtung im Körper 4 aneinanderzustoßen.
Dementsprechend kann ein Freiheitsgrad bei der Montage des Stopfens 51 verbessert
werden, während eine Vergrößerung der
radialen Größe des Körpers 4 vermieden
wird.
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Überdies
ist die Ausgangsöffnung 47c in der vorliegenden
Ausführungsform unter dem Niederdruckleitungs-Einfügeloch 44a angeordnet.
Daher können die Anschlussleitungs-Einfügelöcher 47a und 47b sowie
das Niederdruckleitungs-Einfügeloch 44a daran
gehindert werden, in radialer Richtung im Körper 4 aneinanderzustoßen.
Dementsprechend kann ein Freiheitsgrad bei der Montage des Stopfens 51 verbessert
werden, während ein Anstieg der radialen Größe
des Körpers 4 vermieden wird.
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Die
radiale Größe des Körpers 4 gemäß 9,
in dem die Ausgangsöffnung 47c unter dem Niederdruckleitungs-Einfügeloch 44a angeordnet
ist, kann dementsprechend im Vergleich zum Körper 4 gemäß 8 reduziert
werden, bei dem die Ausgangs öffnung 47c über
dem Niederdruckleitungs-Einfügeloch 44a angeordnet
ist. Beim Körper 4 gemäß 8 kann
die Ausgangsöffnung 47c jedoch nahe dem vertieften
Abschnitt 46 angeordnet werden. Im Vergleich zum Körper 4 gemäß 9 kann der
Körper 4 gemäß 8 daher
auf einfache Weise eine Konstruktion realisieren, in der ein einzelner
Verbinder durch Halten der Sensorverbinderanschlüsse 63 und
des Ansteuerverbinderanschlusses 62 mit dem gemeinsamen
Verbindergehäuse 61 gestaltet ist.
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(Weitere Ausführungsformen)
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben erläuterten
Ausführungsformen beschränkt, sondern kann in
den nachfolgend beispielhaft aufgezeigten Weise abgewandelt und
angewandt werden. Ferner können charakteristische Konstruktionen
der jeweiligen Ausführungsformen beliebig miteinander kombiniert
werden.
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In
der oben erläuterten ersten Ausführungsform wird
die Montage der Sensoranordnung As am Körper 4 der
Einspritzvorrichtung und die Erzeugung der axialen Kraft zwischen
den Dichtflächen 51e und 46b gleichzeitig
mit dem Einschrauben des Stopfens 51 ausgeführt.
Alternativ kann ein Schraubabschnitt für die Montage der
Sensoranordnung As an den Körper 4 der Einspritzvorrichtung
und ein Schraubabschnitt für die Erzeugung der Axialkraft
separat voneinander vorgesehen sein.
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In
den oben erläuterten Ausführungsformen ist der
Schraubabschnitt 51d am Stopfen 51 ausgebildet
und der Stopfen 51 wird mit dem Körper 4 verschraubt
und verbunden. Alternativ kann z. B. ein Schraubabschnitt an der
Platte 53 oder am Gehäuse 56 ausgebildet
sein, um ein Schraubverbindung der Platte 53 oder des Gehäuses 56 mit
dem Körper 4 herzustellen.
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In
den oben erläuterten Ausführungsformen wird das
Dehnungsmessgerät 52 als Sensorelement zum Erfassen
der Spannungsgröße des Stopfens 51 verwendet.
Alternativ kann auch ein anderes Sensorelement, wie z. B. ein piezoelektrisches
Element verwendet werden.
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In
den oben erläuterten Ausführungsformen wird die
vorliegende Erfindung auf eine Einspritzvorrichtung für
einen Dieselmotor angewandt. Alternativ kann die vorliegende Erfindung
auch auf einen Benzinmotor und insbesondere auf einen Benzinmotor mit
Direkteinspritzung angewandt werden, der den Brennstoff direkt in
den Verbrennungsraum E1 einspritzt.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht begrenzt auf die offenbarten Ausführungsformen,
sondern kann in verschiedenen anderen Weisen ohne vom Schutzumfang
der Erfindung abzuweichen, wie er in den beigefügten Ansprüchen
definiert ist, umgesetzt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2007-278139
A [0002]
- - JP 2008-144749 A [0003]