DE102011002775A1

DE102011002775A1 - Druckluftinjektor

Info

Publication number: DE102011002775A1
Application number: DE201110002775
Authority: DE
Inventors: Makoto Aichi-pref. Iwamuro; Kouichi Aichi-pref. Mochizuki; Hiroaki Aichi-pref. Nagatomo; Keigo Aichi-pref. Oohata
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-01-22
Filing date: 2011-01-17
Publication date: 2011-07-28
Also published as: JP2012047167A

Abstract

Ein Kraftstoffsammelabschnitt (15) mit ringartiger Form ist an einem Außenumfang einer zweiten Nadel (9) ausgebildet und eine Kraftstoffabgabeöffnung (17) mit ringartiger Form ist an einem Außenumfang des Kraftstoffsammelabschnitts (15) ausgebildet, um flüssigen Kraftstoff von dem Kraftstoffsammelabschnitt (15) in um die zweite Nadel (9) strömende Druckluft einzuspritzen. Der flüssige Kraftstoff wird in einer Umfangsrichtung in die Druckluft weit eingespritzt, so dass ein Zerstäuben des flüssigen Kraftstoffs verbessert wird.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Druckluftinjektor, der aus einem ersten Injektorabschnitt zum Einspritzen eines mit Druck beaufschlagten, flüssigen Kraftstoffs und aus einem zweiten Injektorabschnitt zum Einspritzen von Druckluft (die von außerhalb des Injektors zugeführt wird) zusammen mit dem von dem ersten Injektorabschnitt eingespritzten flüssigen Kraftstoff besteht.
Für eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine ist es wünschenswert, zerstäubten, flüssigen Kraftstoff zu dem Zweck einzuspritzen, den Kraftstoffverbrauch zu verbessern sowie die Emission von in dem Abgas enthaltenen schadhaften Substanzen zu verringern.
Aus dem Stand der Technik ist ein Druckluftinjektor als ein Injektor zum Erreichen des Zerstäubens des flüssigen Kraftstoffs bekannt. Der Druckluftinjektor besteht aus einem ersten Injektorabschnitt zum Einspritzen eines flüssigen Kraftstoffs und einem zweiten Injektorabschnitt zum Einspritzen von Druckluft zusammen mit dem von dem ersten Injektorabschnitt eingespritzten flüssigen Kraftstoff, wobei die Strömungsgeschwindigkeit der Druckluft auf Schallgeschwindigkeit erhöht wird, wenn sie eine zweite Injektoröffnung passiert, um den zusammen mit der Druckluft eingespritzten flüssigen Kraftstoff zu zerstäuben.
Unter Bezugnahme auf 11 wird ein herkömmlicher Druckluftinjektor beschrieben, welcher beispielsweise einem in der japanischen Patentdruckschrift mit der Nr. H10-325383 offenbarten Stand der Technik entspricht. In 11 werden zum Bezeichnen der gleichen oder ähnlichen Teile und/oder Abschnitte die gleichen Bezugszeichen wie jene für die vorliegende Erfindung verwendet.
Eine erste Einspritzöffnung 3 (eine Einspritzöffnung) eines ersten Einspritzabschnitts 1 ist über einer Zentralbohrung 14 angeordnet, die in einer zweiten Nadel 9 eines zweiten Injektorabschnitts 2 ausgebildet ist. Genauer gesagt ist die erste Einspritzöffnung 3 zu einem oberen Ende der Zentralbohrung 14 gerichtet, so dass der flüssige Kraftstoff von der ersten Einspritzöffnung 3 in Richtung des oberen Endes der Zentralbohrung 14 eingespritzt wird.
An einem unteren Ende des ersten Einspritzabschnitts 1 ist ein Raum ausgebildet. Der Kraftstoff wird von der ersten Einspritzöffnung 3 in den Raum eingespritzt, in welchen Druckluft (die durch eine Luftpumpe komprimierte Luft) durch einen Luftzuführdurchlass (eine Lufteinlassöffnung) 43 zugeführt wird.
Dementsprechend wird nicht nur der Kraftstoff von dem ersten Injektorabschnitt 1 zu einem oberen Abschnitt des zweiten Injektorabschnitts 2 eingespritzt, sondern zudem wird die Druckluft durch den Luftzuführdurchlass 43 zu dem oberen Abschnitt des zweiten Injektorabschnitts 2 zugeführt.
Die durch den Luftzuführdurchlass 43 zu dem oberen Abschnitt des zweiten Injektorabschnitts 2 zugeführte Druckluft wird dann in einen um die zweite Nadel 9 herum ausgebildeten Luftdurchlass 11 geladen.
Der von dem ersten Injektorabschnitt 1 zu dem oberen Abschnitt des zweiten Injektorabschnitts 2 eingespritzte Kraftstoff strömt durch das Innere in der zweiten Nadel 9 ausgebildeten Zentralbohrung 14 und wird von einem unteren Ende der Zentralbohrung 14 durch Verbindungslöcher 16 zu dem Luftdurchlass 11 geführt.
Wenn eine zweite Einspritzöffnung 7 geöffnet wird, dann wird der flüssige Kraftstoff, der die Verbindungslöcher 16 passiert hat, zusammen mit der Druckluft, die in dem Luftdurchlass 11 geladen wurde, von der zweiten Einspritzöffnung 7 eingespritzt.
Der Luftdurchlass 11 ist in einer Ringform zwischen einem zweiten Düsenkörper 8 und der zweiten Düsennadel 9 ausgebildet. Wenn die zweite Einspritzöffnung 7 geöffnet wird, dann strömt die Druckluft entlang des gesamten Umfangs der zweiten Nadel 9 in Richtung der zweiten Einspritzöffnung 7 abwärts.
Andererseits sind an Abschnitten des Umfangs der zweiten Nadel 9 (beispielsweise an vier Abschnitten) Kraftstoffauslässe (Öffnungsabschnitte zu dem Luftdurchlass 11) der Verbindungslöcher 16 vorgesehen, durch welche der flüssige Kraftstoff der Druckluft zugeführt wird.
Wenn die zweite Einspritzöffnung 7 geöffnet wird, wird daher

(i) eine größere Menge des flüssigen Kraftstoffs in die Druckluft gemischt, welche jene Abschnitte in der Nähe der Kraftstoffauslässe der Verbindungslöcher 16 passiert, jedoch wird
(ii) lediglich eine kleine Menge des flüssigen Kraftstoffs (oder je nachdem kein flüssiger Kraftstoff) in die Druckluft gemischt, welche jene Abschnitte passiert, die von den Kraftstoffauslässen der Verbindungslöcher 16 entfernt sind.

Als ein Ergebnis wird der von der zweiten Einspritzöffnung 7 eingespritzte flüssige Kraftstoff ungleichmäßig mit der Druckluft gemischt. Selbst in dem Fall des Druckluftinjektors kann eine Zerstäubung des von der zweiten Einspritzöffnung 7 eingespritzten flüssigen Kraftstoffs nicht zufriedenstellend erzielt werden. Eine Abweichung der Kraftstoffpartikel wird groß.
Unter Bezugnahme auf 12A und 12B wird ein anderer Injektor erläutert, der keinen Stand der Technik darstellt sondern eine verwandte Technik wiedergibt, die zum Zerstäuben der eingespritzten Kraftstoffpartikel zu Beginn der Kraftstoffeinspritzung vorgeschlagen wurde.
Gemäß dem in 12A gezeigten Injektor ist in einem Luftdurchlass 11 ein Venturiabschnitt 12 vorgesehen, um eine Durchlassfläche für die Druckluft zu begrenzen, und es sind mehrere Verbindungslöcher 16 ausgebildet, so dass die Verbindungslöcher 16 (beispielsweise vier Löcher) sich von einem unteren Ende einer Zentralbohrung 14 in der Radialrichtung zu dem Venturiabschnitt 12 erstrecken. Als ein Ergebnis wird der flüssige Kraftstoff durch den Venturieffekt der den Venturiabschnitt 12 passierenden Druckluft von der Zentralbohrung 14 herausgesogen. Die Partikelgrößen des flüssigen Kraftstoffs werden dadurch ab dem Beginn der Kraftstoffeinspritzung minimiert.
Selbst bei dem vorstehend erwähnten Injektor werden, wie dies in 12B gezeigt ist, die Kraftstoffauslässe der Verbindungslöcher 16, durch welche der flüssige Kraftstoff der Druckluft zugeführt wird, an den Abschnitten (vier Abschnitten) an dem Umfang der zweiten Nadel 9 geöffnet. Auf die gleiche Weise wie bei dem in 11 gezeigten Injektor wird daher, wenn die zweite Injektoröffnung 7 geöffnet wird,

(i) eine größere Menge des flüssigen Kraftstoffs mit der Druckluft vermischt, welche jene Abschnitte in der Nähe der Kraftstoffauslässe der Verbindungslöcher 16 passiert, jedoch wird
(ii) eine kleine Menge des flüssigen Kraftstoffs (oder je nachdem kein flüssiger Kraftstoff) mit der Druckluft vermischt, welche jene Abschnitte passiert, die von den Kraftstoffauslässen der Verbindungslöcher 16 entfernt sind.

Daher kann der von der zweiten Einspritzöffnung 7 eingespritzte flüssige Kraftstoff nicht gleichmäßig mit der Druckluft vermischt werden. Ferner kann die Abweichung der Partikelgrößen des flüssigen Kraftstoffs größer werden.
Außerdem wird der Kraftstoff durch die Verbindungslöcher 16 herausgesogen, um den flüssigen Kraftstoff zu Beginn der Kraftstoffeinspritzung zu zerstäuben. Zu diesem Zweck ist ein Innendurchmesser des Verbindungslochs 16 kleiner gefertigt. Eine Summe aller Durchlassflächen der Verbindungslöcher (eine Summe der vier Löcher) ist klein.
Als ein Ergebnis kann die Fähigkeit, den flüssigen Kraftstoff von der Zentralbohrung anzusaugen und den Kraftstoff zu dem Luftdurchlass zuzuführen, verringert werden. Daher besteht eine Gefahr darin, dass „eine Geschwindigkeit zum Heraussaugen des Kraftstoffs” verringert werden kann.
Die Erfindung wurde in Hinsicht auf die vorstehend erörterten Probleme gemacht. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Druckluftinjektor bereitzustellen, gemäß dem ein ungleichmäßiges Vermischen von Druckluft mit flüssigem Kraftstoff unterdrückt wird, um dadurch das Zerstäuben des Kraftstoffs zu verbessern.
Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung, insbesondere gemäß einem Aufbau eines Kraftstoffsammelabschnitts (15) und eines Kraftstoffabgabeabschnitts (17), wie sie beispielsweise in den beiliegenden Ansprüchen 1 definiert sind, wird flüssiger Kraftstoff zu einer Druckluft zugeführt, die an einem Aussenumfang einer zweiten Nadel (9) strömt, wobei der flüssige Kraftstoff in einer Umfangsrichtung der zweiten Nadel (9) weit ausgebreitet wird.
Genauer gesagt ist es auch möglich, den flüssigen Kraftstoff zu der Druckluft zuzuführen, die einen Abschnitt eines Luftdurchlasses (11) passiert, welcher von einem Kraftstoffauslass eines Verbindungslochs (16) entfernt ist. Daher kann der flüssige Kraftstoff in einem weiten Bereich der Umfangsrichtung der zweiten Nadel (9) zu der Druckluft zugeführt werden.
Als ein Ergebnis ist es möglich, ein ungleichmäßiges Mischen des von einer zweiten Einspritzöffnung (7) eingespritzten flüssigen Kraftstoffs und der Druckluft zu unterdrücken, um dadurch das Zerstäuben der in die Druckluft gemischten flüssigen Kraftstoffpartikel zu verbessern.
Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, wie dies beispielsweise im beiliegenden Anspruch 2 definiert ist, die folgende Formel erfüllt: A ≥ B wobei „A” eine Gesamtsumme einer Durchlassfläche des Verbindungslochs (16) ist, und
„B” eine Gesamtsumme einer Durchlassfläche der Kraftstoffabgabeöffnung (17) ist.
Gemäß dem vorstehend erwähnten Merkmal ist eine Kapazität der Verbindungslöcher (16) für den Kraftstoffstrom gleich oder größer als eine Kapazität der Kraftstoffabgabeöffnung (17) für den Kraftstoffstrom. Daher ist es möglich, den flüssigen Kraftstoff auf den gesamten Umfang des Kraftstoffsammelabschnitts (15) zu laden und dadurch den flüssigen Kraftstoff von dem Gesamtumfang der Kraftstoffabgabeöffnung (17) zu der Druckluft zuzuführen.
Wie oben wird eine ungleichmäßige Zufuhr des flüssigen Kraftstoffs an der Kraftstoffabgabeöffnung (17) unterdrückt und dadurch kann ein ungleichmäßiges Mischen des von der zweiten Einspritzöffnung (7) eingespritzten flüssigen Kraftstoffs und der Druckluft unterdrückt werden.
Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, wie dies beispielsweise im beiliegenden Anspruch 3 definiert ist,

(1) der Kraftstoffsammelabschnitt (15) mit einer ringartigen Form in einer Radialrichtung der zweiten Nadel (9) zwischen einem Nadelkörper (61) und einem Rohrelement (62) ausgebildet, und
(2) ein kleiner Schlitz für die Kraftstoffabgabeöffnung (17) ist in einer Achsrichtung der zweiten Nadel (9) zwischen dem Nadelkörper (61) und dem Rohrelement (62) ausgebildet.

Gemäß noch einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung, wie dies beispielsweise im beiliegenden Anspruch 4 definiert ist,

(1) besteht die zweite Nadel (9) aus einem oberen Nadelabschnitt, in welchem die Zentralbohrung (14) ausgebildet ist, und aus einem unteren Nadelabschnitt, an welchem ein Ventilabschnitt (51) zum Öffnen und Schließen der zweiten Einspritzöffnung (7) ausgebildet ist, wobei der obere Nadelabschnitt und der untere Nadelabschnitt in einer Achsrichtung der zweiten Nadel (9) miteinander verbunden sind,
(2) ist der Kraftstoffsammelabschnitt (15) mit der ringartigen Form in einer Radialrichtung der zweiten Nadel (9) zwischen dem oberen und dem unteren Nadelabschnitt ausgebildet, und
(3) ist ein kleiner Schlitz für die Kraftstoffabgabeöffnung (17) in der Achsrichtung der zweiten Nadel (9) zwischen dem oberen und dem unteren Nadelabschnitt ausgebildet.

Gemäß noch einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung hat, wie dies beispielsweise im beiliegenden Anspruch 5 definiert ist, der kleine Schlitz für die Kraftstoffabgabeöffnung (17) einen konstanten Abstand in der Achsrichtung entlang des gesamten Umfangs der zweiten Nadel (9).
Gemäß diesem Merkmal (der konstante Abstand), ist die Herstellung einfacher und ist es möglich, die Kosten zu verringern.
Gemäß noch einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung, wie dies beispielsweise in dem beiliegenden Anspruch 6 definiert ist,

(1) hat der kleine Schlitz für die Kraftstoffabgabeöffnung (17) in der Nähe des Kraftstoffauslasses des Verbindungslochs (16) einen minimalen Abstand, und
(2) nimmt der Abstand des kleinen Schlitzes allmählich zu, wenn die Strecke von dem Kraftstoffauslass des Verbindungslochs (16) länger wird.

Gemäß dem vorstehend erwähnten Merkmal

(a) wird ein Fluidwiderstand der Kraftstoffabgabeöffnung (17) an einem Abschnitt größer, der näher an dem Kraftstoffauslass des Verbindungslochs (16) liegt, und
(b) wird ein Fluidwiderstand der Kraftstoffabgabeöffnung (17) an einem Abschnitt kleiner, dessen Strecke von dem Kraftstoffauslass des Verbindungslochs (16) länger ist.

Als ein Ergebnis wird eine ungleichmäßige Zufuhr des flüssigen Kraftstoffs an der Kraftstoffabgabeöffnung (17) unterdrückt und dadurch kann ein ungleichmäßiges Gemisch des von der zweiten Einspritzöffnung (7) eingespritzten flüssigen Kraftstoffs mit der Druckluft unterdrückt werden.
Gemäß noch einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung, wie dies beispielsweise in dem beiliegenden Anspruch 7 definiert ist, ist die Kraftstoffabgabeöffnung (17) mit einem Venturiabschnitt (12) in Verbindung, so dass der flüssige Kraftstoff durch den Venturieffekt zu der den Venturiabschnitt (12) passierenden Druckluft herausgesogen wird. Es ist daher möglich, die Kraftstoffpartikel sogar zu Beginn der Kraftstoffeinspritzung zu zerstäuben.
Der kleine Schlitz (der Abstand in der Achsrichtung) der Kraftstoffabgabeöffnung (17) ist so gefertigt, dass er so klein ist, dass der zu dem Kraftstoffsammelabschnitt (15) zugeführte flüssige Kraftstoff vor dem Öffnen des Ventils der zweiten Einspritzöffnung (7) nicht zu dem Luftdurchlass (11) auslaufen kann. Jedoch kann die Gesamtsumme „B” der Durchlassfläche der Kraftstoffabgabeöffnung (17) größer gemacht werden, wenn die Kraftstoffabgabeöffnung (17) um den gesamten Umfang der zweiten Nadel (9) herum ausgebildet ist.
Darüber hinaus kann die Gesamtsumme „A” der Durchlassfläche des Verbindungslochs (16) größer gemacht werden, da der flüssige Kraftstoff selbst dann nicht aus der Kraftstoffabgabeöffnung (17) herauslaufen kann, wenn der Innendurchmesser des Verbindungslochs (16) größer gefertigt ist, solange der kleine Schlitz der Kraftstoffabgabeöffnung (17) klein gefertigt ist.
Selbst in dem Fall, dass der flüssige Kraftstoff durch die den Venturiabschnitt (12) passierende Druckluft herausgesogen wird, ist es dementsprechend möglich, die Gesamtsumme „A” der Durchlassfläche des Verbindungslochs (16) sowie die Gesamtsumme „B” der Durchlassfläche der Kraftstoffabgabeöffnung (17) größer zu machen. Als ein Ergebnis kann die Kapazität zum Zuführen des flüssigen Kraftstoffs der Zentralbohrung (14) zu dem Luftdurchlass (11) vergrößert werden. Mit anderen Worten kann eine Geschwindigkeit, mit der der flüssige Kraftstoff herausgesogen wird, erhöht werden.
Gemäß noch einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung, wie dies beispielsweise in dem beiliegenden Anspruch 8 definiert ist, ist die Kraftstoffabgabeöffnung (17) entlang eines gesamten Umfangs des Kraftstoffsammelabschnitts (15) ausgebildet.
Wenn gemäß einem solchen Merkmal die zweite Einspritzöffnung (7) geöffnet wird, dann wird der flüssige Kraftstoff in dem Kraftstoffsammelabschnitt (15) mit der ringartigen Form durch die Kraftstoffabgabeöffnung (17) mit der ringartigen Form zu der Druckluft zugeführt, so dass der Kraftstoff weit über den gesamten Umfang der zweiten Nadel (9) zu der Druckluft zugeführt wird.
Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung, wie dies beispielsweise in dem beiliegenden Anspruch 9 definiert und in 4A und 4B gezeigt ist, ist an einem vorderen Abschnitt, der dem Kraftstoffauslass des Verbindungslochs (16) zugewandt ist, eine Sperrwand (63) angeordnet, um den Kraftstoffauslassabschnitt der Kraftstoffabgabeöffnung (17) teilweise zu schließen.
Wenn der flüssige Kraftstoff von dem Verbindungsloch (16) mit der Sperrwand (63) kollidiert, dann wird das Zerstäuben des flüssigen Kraftstoffs vereinfacht.
Gemäß noch einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung, wie dies in dem beiliegenden Anspruch 10 definiert und in 5A und 5B gezeigt ist, ist die Sperrwand (63) beispielsweise mit Bezug auf eine Umfangsrichtung der Kraftstoffabgabeöffnung (17) geneigt.
Gemäß diesem Merkmal wird in dem flüssigen Kraftstoff, der mit der geneigten Sperrwand (63) kollidiert, ein Wirbelstrom erzeugt. Dadurch wird das Mischen des Kraftstoffs des Wirbelstroms mit der Luft vereinfacht. Zusätzlich zu dem Zerstäuben des Kraftstoffs infolge der Kollision wird das Zerstäuben des von der zweiten Einspritzöffnung (7) eingespritzten flüssigen Kraftstoffs als ein Ergebnis dessen weiter vereinfacht, dass das Mischen des Kraftstoffs und des Wirbelstroms vereinfacht wird.
Gemäß noch einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung, wie dies in dem beiliegenden Anspruch 11 und in 6A bis 6C gezeigt ist, ist beispielsweise an zumindest einem Abschnitt der Kraftstoffabgabeöffnung (17) eine Einspritzöffnungsrippe (64) vorgesehen, um einen Wirbelstrom in dem durch die Kraftstoffabgabeöffnung (17) strömenden flüssigen Kraftstoff zu erzeugen.
Gemäß dem vorstehend erwähnten Merkmal ist es möglich, den Wirbelstrom für den die Kraftstoffabgabeöffnung (17) passierenden flüssigen Kraftstoff zu erzeugen, um dadurch das Mischen des Kraftstoffs mit der Luft zu vereinfachen. Dementsprechend wird das Zerstäuben des von der zweiten Einspritzöffnung (7) eingespritzten flüssigen Kraftstoffs weiter vereinfacht.
Gemäß noch einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung, wie dies beispielsweise im beiliegenden Anspruch 12 definiert und in 7A und 7B gezeigt ist, ist in dem Kraftstoffsammelabschnitt (15) eine Innenrippe (65) vorgesehen, um einen Wirbelstrom in dem durch den Kraftstoffsammelabschnitt (15) strömenden flüssigen Kraftstoff zu erzeugen.
Gemäß dem erwähnten Merkmal wird der Wirbelstrom durch die Innenrippen (65) in dem den Kraftstoffsammelabschnitt (15) passierenden flüssigen Kraftstoff erzeugt. Das heißt, der Wirbelstrom wird in dem die Kraftstoffabgabeöffnung (17) passierenden flüssigen Kraftstoff erzeugt, um dadurch das Mischen des wirbelnden Kraftstoffs und der Druckluft zu vereinfachen. Als ein Ergebnis wird das Zerstäuben des von der zweiten Einspritzöffnung (7) eingespritzten flüssigen Kraftstoffs weiter vereinfacht.
Gemäß noch einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung, wie dies in dem beiliegenden Anspruch 13 definiert und in 8A und 8B gezeigt ist, ist beispielsweise das Verbindungsloch (16, 66) bezüglich einer Mitte der zweiten Nadel (9) exzentrisch.
Gemäß dem vorgenannten Merkmal wird der Wirbelstrom für den flüssigen Kraftstoff in dem Kraftstoffsammelabschnitt (15) erzeugt. Das heißt, ein Wirbelstrom wird zudem in dem die Kraftstoffabgabeöffnung (17) passierenden flüssigen Kraftstoff erzeugt, um dadurch das Mischen des wirbelnden Kraftstoffs mit der Druckluft zu vereinfachen. Als ein Ergebnis wird das Zerstäuben des von der zweiten Einspritzöffnung (7) eingespritzten flüssigen Kraftstoffs weiter vereinfacht.
Als ein Ergebnis dessen, dass der Wirbelstrom des flüssigen Kraftstoffs in dem Kraftstoffsammelabschnitt (15) erzeugt wird, kann zusätzlich der flüssige Kraftstoff in dem Kraftstoffsammelabschnitt (15) weit ausgebreitet werden, so dass eine ungleichmäßige Zufuhr des flüssigen Kraftstoffs zu der Kraftstoffabgabeöffnung (17) unterdrückt werden kann. Es ist daher möglich, eine solche Situation zu vermeiden, bei der der Kraftstoffgradient (der fette Kraftstoffanteil und der magere Kraftstoffanteil) in der Umfangsrichtung der zweiten Nadel (9) erzeugt werden kann.
Gemäß noch einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung, wie dies in dem beiliegenden Anspruch 14 definiert und in den 9A und 9B gezeigt ist, ist das Verbindungsloch (16, 67) beispielsweise mit Bezug auf eine Radialrichtung der zweiten Nadel (9) geneigt.
Gemäß dem oben genannten Merkmal wird auf die gleiche Weise wie bei der Erfindung gemäß Anspruch 13 der Wirbelstrom für den flüssigen Kraftstoff in dem Kraftstoffsammelabschnitt (15) erzeugt. Das heißt, es wird auch ein Wirbelstrom in dem die Kraftstoffabgabeöffnung (17) passierenden flüssigen Kraftstoff erzeugt, um dadurch das Mischen des wirbelnden Kraftstoffs und der Druckluft zu vereinfachen. Als ein Ergebnis wird das Zerstäuben des von der zweiten Einspritzöffnung (7) eingespritzten flüssigen Kraftstoffs weiter vereinfacht.
Außerdem kann als ein Ergebnis dessen, dass der Wirbelstrom des flüssigen Kraftstoffs in dem Kraftstoffsammelabschnitt (15) erzeugt wird, der flüssige Kraftstoff in dem Kraftstoffsammelabschnitt (15) weit ausgebreitet werden, so dass eine ungleichmäßige Zufuhr des flüssigen Kraftstoffs zu der Kraftstoffabgabeöffnung (17) unterdrückt werden kann. Es ist daher möglich, eine solche Situation zu vermeiden, bei der der Kraftstoffgradient (der fette Kraftstoffanteil und der magere Kraftstoffanteil) in der Umfangsrichtung der zweiten Nadel (9) erzeugt werden kann.
Gemäß noch einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung, wie dies in dem beiliegenden Anspruch 15 definiert und in 10A und 10B gezeigt ist, ist beispielsweise an zumindest einem Teil des Verbindungslochs (16) ein konischer Abschnitt (68) ausgebildet, so dass dessen Durchlassfläche in Richtung des Kraftstoffauslasses allmählich zunimmt.
Gemäß dem oben genannten Merkmal wird der durch das Verbindungsloch (16) strömende flüssige Kraftstoff gegen eine Innenwand des konischen Abschnitts (68) gepresst und entlang der konischen Fläche in Form eines Flüssigkeitsfilms weit ausgebreitet. Als ein Ergebnis wird die Scherfläche des Kraftstoffs in der Form des flüssigen Films vergrößert und mit der Umgebungsluft gemischt. Wie vorstehend wird das Mischen des Kraftstoffs und der Luft in dem konischen Abschnitt (68) erleichtert. Mit anderen Worten wird das Mischen des Kraftstoffs mit der Luft erleichtert, wenn der Kraftstoff in das Verbindungsloch (16) strömt. Folglich wird das Zerstäuben des von der zweiten Einspritzöffnung (7) eingespritzten flüssigen Kraftstoffs erleichtert.
Die vorgenannten und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung ersichtlicher, die unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen gegeben wird. In den Zeichnungen ist:
1 eine schematische Schnittansicht, die einen Druckluftinjektor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
2A eine schematische Schnittansicht, die einen relevanten Teil eines zweiten Einspritzabschnitts gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
2B eine schematische Schnittansicht entlang einer Linie IIB-IIB in 2A zeigt;
3 ein Zeitschaubild, um einen Betrieb eines ersten und eines zweiten Injektorabschnitts zu erläutern;
4A eine schematische Seitenansicht, die einen relevanten Teil einer zweiten Nadel gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
4B eine schematische Schnittansicht, die einen relevanten Teil eines zweiten Injektorabschnitts gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zeigt;
5A eine schematische Seitenansicht, die einen relevanten Teil einer zweiten Nadel gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
5B eine schematische Schnittansicht, die einen relevanten Teil eines zweiten Injektorabschnitts gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel zeigt;
6A eine schematische Seitenansicht, die einen relevanten Teil einer zweiten Nadel gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
6B und 6C schematische Schnittansichten, die jeweils einen relevanten Teil eines zweiten Injektorabschnitts gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel zeigen;
7A und 7B schematische Schnittansichten, die jeweils einen relevanten Teil eines zweiten Injektorabschnitts gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen;
8A eine schematische Seitenansicht, die einen relevanten Teil einer zweiten Nadel gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
8B eine schematische Schnittansicht, die einen relevanten Teil eines zweiten Injektorabschnitts gemäß dem achten Ausführungsbeispiel zeigt;
9A eine schematische Seitenansicht, die einen relevanten Teil einer zweiten Nadel gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
9B eine schematische Schnittansicht, die einen relevanten Teil eines zweiten Injektorabschnitts gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel zeigt;
10A eine schematische Seitenansicht, die einen relevanten Teil einer zweiten Nadel gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
10B eine schematische Schnittansicht, die einen relevanten Teil eines zweiten Injektorabschnitts gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel zeigt;
11 eine schematische Schnittansicht, die einen relevanten Teil eines herkömmlichen Druckluftinjektors zeigt;
12A eine schematische Schnittansicht, die einen relevanten Teil eines zweiten Injektorabschnitts gemäß einem Stand der Technik zeigt; und
12B eine schematische Schnittansicht entlang einer Linie XIIB-XIIB aus 12A zeigt.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird ein Grundaufbau eines Druckluftinjektors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Wie dies in 1 gezeigt ist, besteht der Druckluftinjektor aus einem ersten Injektorabschnitt 1 zum Einspritzen von mit Druck beaufschlagtem, flüssigen Kraftstoff und einem zweiten Injektorabschnitt 2 zum Einspritzen einer mit Druck beaufschlagten Luft (Druckluft) zusammen mit dem von dem ersten Injektorabschnitt 1 eingespritzten flüssigen Kraftstoff.
Der erste Injektorabschnitt 1 besteht aus einem ersten Düsenkörper 4, einer ersten Nadel 5 und einem ersten elektromagnetischen Stellglied 6. Der erste Düsenkörper 4 hat eine erste Einspritzöffnung 3 zum Einspritzen eines mit Druck beaufschlagten, flüssigen Kraftstoffs, welcher von einer Außenseite des ersten Injektorabschnitts 1 zu dessen Innenseite zugeführt wird. Die erste Nadel 5 ist in dem ersten Düsenkörper 4 aufgenommen, um die erste Einspritzöffnung 3 zu öffnen und zu schließen. Das erste elektromagnetische Stellglied 6, welches eines von Beispielen für Stellglieder zum Antreiben des ersten Injektorabschnitts 1 darstellt, treibt die erste Nadel 5 an.
Der zweite Injektorabschnitt 2 besteht aus einer zweiten Einspritzöffnung 7, einem zweiten Düsenkörper 8, einer zweiten Nadel 9 und einem zweiten elektromagnetischen Stellglied 10. Die zweite Einspritzöffnung 7 spritzt den von dem ersten Injektorabschnitt 1 eingespritzten flüssigen Kraftstoff zusammen mit der mit Druck beaufschlagten Luft (Druckluft) ein, welche von außerhalb des zweiten Injektorabschnitts 2 zugeführt wird. Die zweite Nadel 9 ist in dem zweiten Düsenkörper 8 untergebracht, um die zweite Einspritzöffnung 7 zu öffnen und zu schließen. Das zweite elektromagnetische Stellglied 10, welches eines von Beispielen für Stellglieder zum Antreiben des zweiten Injektorabschnitts 2 darstellt, treibt die zweite Nadel 9 an.
Wie dies in 1, 2A und 2B gezeigt ist, ist zwischen dem zweiten Düsenkörper 8 und der zweiten Nadel 9 ein Luftdurchlass 11 ausgebildet, so dass die mit Druck beaufschlagte Luft (die Druckluft) durch den Luftdurchlass 11 in Richtung der zweiten Einspritzöffnung 7 strömt, wenn die zweite Einspritzöffnung 7 geöffnet wird.
In dem Luftdurchlass 11 ist ein Venturi bildender Abschnitt 13 vorgesehen, so dass ein Venturiabschnitt 12 ausgebildet wird, um die in Richtung der zweiten Einspritzöffnung 7 strömende Druckluft an der Öffnung der zweiten Einspritzöffnung 7 zu drosseln.
Eine Zentralbohrung 14 ist in der zweiten Nadel 9 ausgebildet, wobei sich die Zentralbohrung 14 von einem oberen Ende der zweiten Nadel 9 zu deren unteren Ende erstreckt.
Ein Kraftstoffsammelabschnitt 15, der ein ringförmiger Raum ist, ist an einer Außenumfangsseite der zweiten Nadel 9 vorgesehen, genauer gesagt an der Außenumfangsseite der zweiten Nadel 9 nahe des Venturiabschnitts 12. In der zweiten Nadel 9 sind sich in einer Radialrichtung erstreckende Verbindungslöcher 16 derart ausgebildet, dass der Kraftstoff von der Zentralbohrung 14 zu dem Kraftstoffsammelabschnitt 15 geführt werden kann.
In der zweiten Nadel 9 ist eine Kraftstoffabgabeöffnung 17 ausgebildet, um den Kraftstoff des Kraftstoffsammelabschnitts 15 in die Druckluft abzugeben, welche den Venturiabschnitt 12 passiert. Die Kraftstoffabgabeöffnung 17 ist vorzugsweise entlang des gesamten Umfangs des Kraftstoffsammelabschnitts 15 ausgebildet (d. h., ein gesamter Umfang der zweiten Nadel 9), so dass der Kraftstoff in einer Umfangsrichtung weit ausgebreitet wird. Jedoch sollte der Aufbau der Kraftstoffabgabeöffnung 17 nicht darauf beschränkt werden.
Eine Gesamtsumme „A” von Durchlassflächen der Verbindungslöcher 16 ist gleich oder größer als eine Gesamtsumme „B” der Durchlassfläche der Kraftstoffabgabeöffnung 17 eingestellt (A ≥ B).
Der Druckluftinjektor gemäß dem vorstehend erwähnten Aufbau führt den flüssigen Kraftstoff zu der Druckluft an dem weiten Bereich des Venturiabschnitts 12 zu, um dadurch ein unförmiges oder ungleichmäßiges Mischen des Kraftstoffs mit der von der zweiten Einspritzöffnung 7 eingespritzten Luft zu unterdrücken.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Der Druckluftinjektor wird ausführlicher erläutert. In den folgenden Ausführungsbeispielen werden die gleichen Bezugszeichen verwendet, um gleiche oder ähnliche Teile oder Abschnitte zu bezeichnen. In den folgenden Zeichnungen, beispielsweise in 1, sind ein oberer Abschnitt und ein unterer Abschnitt der Zeichnung jeweils als „oben” und „unten” erläutert. Jedoch bedeuten diese Erläuterungen („oben” und „unten”) keine Beschränkung der Montagerichtung des Injektors einer Kraftmaschine.
Der Druckluftinjektor wird für eine direkt einspritzende Kraftmaschine verwendet, bei der ein Kraftstoff (etwa Diesel) direkt in jeweilige Zylinder (Brennkammern) der Kraftmaschine eingespritzt wird. Die Druckluftinjektoren sind an den jeweiligen Zylindern montiert.
(Erster Injektorabschnitt)
Gemäß dem ersten Injektorabschnitt 1 wird ein durch eine Kraftstoffpumpe (nicht gezeigt) mit Druck beaufschlagter Kraftstoff über eine (nicht gezeigte) Kraftstoffleitung zu dem ersten Injektorabschnitt 1 zugeführt und durch eine an dem oberen Ende des ersten Injektorabschnitts 1 vorgesehene Kraftstoffeinlassöffnung 21 in ein Inneres des ersten Injektorabschnitts 1 eingebracht. Die Kraftstoffpumpe ist in der Kraftstoffleitung vorgesehen, die einen (nicht gezeigten) Kraftstofftank mit dem ersten Injektorabschnitt 1 verbindet. Die Kraftstoffpumpe saugt den Kraftstoff von dem Kraftstofftank an, druckbeaufschlägt den Kraftstoff bis zu einem vorbestimmten Druck und pumpt den mit Druck beaufschlagten Kraftstoff zu dem ersten Injektorabschnitt 1 aus. Ein (nicht gezeigter) Druckregler ist an der Kraftstoffpumpe vorgesehen, so dass der Kraftstoffdruck des zu dem ersten Injektorabschnitt 1 zuzuführenden Kraftstoffs auf den vorbestimmten Druck (beispielsweise 550 kPa) geregelt wird.
Der erste Injektorabschnitt 1 ist in einer zylindrischen Form ausgebildet, wobei der erste Injektorabschnitt 1 den Kraftstoff an seinem oberen Ende empfängt, der Kraftstoff durch dessen Inneres strömt und der Kraftstoff dann von dessen unterem Ende eingespritzt wird.
Der erste Injektorabschnitt 1 besteht aus einer ersten Einspritzdüse 22 zum Ausführen der Kraftstoffeinspritzung und zum Beenden der Kraftstoffeinspritzung, einer ersten Feder 23 zum Aufbringen einer Ventilschließkraft (einer Kraft zum Beenden der Kraftstoffeinspritzung) auf die erste Einspritzdüse 22, dem ersten elektromagnetischen Stellglied 6 zum Aufbringen einer Ventilöffnungskraft (einer Kraft zum Starten der Kraftstoffeinspritzung) gegen die Ventilschließkraft der ersten Feder 23, einem ersten unteren Körper 24 mit zylindrischer Form, der in ein oberes Ende des zweiten Injektorabschnitts 2 eingesetzt ist; und einem ersten oberen Körper 25 mit zylindrischer Form, der koaxial zu und über dem ersten unteren Körper 24 angeordnet ist. Der Kraftstoff, der das Innere des ersten Injektorabschnitts 1 durch die Kraftstoffeinlassöffnung 21 betreten hat, welche sich an einem oberen Ende des ersten oberen Körpers 25 befindet, strömt durch den ersten unteren Körper 24 und wird zu einem unteren Ende der ersten Einspritzdüse 22 gerichtet.
Die erste Einspritzdüse 22 besteht aus dem ersten Düsenkörper 4, der an dem unteren Ende des ersten unteren Körpers 24 fixiert ist und in das Innere des zweiten Injektorabschnitts 2 eingesetzt ist und aus der ersten Nadel 5, die in das Innere des ersten Düsenkörpers 4 eingesetzt ist und beweglich darin gestützt ist (beweglich in einer Achsrichtung, d. h., in einer Oben-Unten-Richtung).
Ein erstes Düsenloch 26 ist in dem ersten Düsenkörper 4 an dessen Mitte ausgebildet, um den Kraftstoff von einem oberen Abschnitt zu einem unteren Abschnitt zu führen. Die erste Einspritzöffnung 3 ist an einem Ventilsitz ausgebildet, der an einem unteren Ende des ersten Düsenlochs 26 ausgebildet ist, so dass der Kraftstoff von einem vorderen Ende des ersten Düsenlochkörpers 4 in Richtung der Innenseite des zweiten Injektorabschnitts 2 eingespritzt wird.
Das erste Düsenloch 26 bildet einen Kraftstoffdurchlass zwischen dem ersten Düsenloch 26 und der ersten Nadel 5, so dass der Kraftstoff von dem oberen Abschnitt zu einer Seite des Ventilsitzes geführt wird.
Die erste Einspritzöffnung 3 ist ein in dem ersten Düsenkörper 4 ausgebildetes Durchgangsloch und erstreckt sich axial in einer Vertikalrichtung, so dass ein Einlass an dem Ventilsitz offen ist, während ein Auslass an einer vorderen Endfläche des ersten Düsenkörpers 4 offen ist.
Die erste Nadel 5 ist in einer Wellenform ausgebildet, die sich in der Vertikalrichtung (in der Oben-Unten-Richtung) erstreckt und ist in der Vertikalrichtung in dem ersten Düsenloch 26 bewegbar gestützt.
Genauer gesagt ist das obere Ende der ersten Nadel 5 mit einem ersten bewegbaren Kern 27 verbunden (d. h., einem Anker des ersten elektromagnetischen Stellglieds 6), welcher durch eine Innenumfangsfläche des ersten unteren Körpers 26 bewegbar gestützt ist. Als ein Ergebnis ist das obere Ende der ersten Nadel 5 im Inneren des ersten unteren Körpers 24 in der Vertikalrichtung bewegbar gestützt. Mehrere Kraftstoffverbindungsdurchlässe 26a, die sich in der Vertikalrichtung erstrecken, sind in dem ersten bewegbaren Kern 27 ausgebildet, so dass der Kraftstoff oberhalb des ersten bewegbaren Kerns 27 durch diese Durchlässe 27a unterhalb des ersten bewegbaren Kerns 27 nach unten geführt wird.
Ein erster großdurchmessriger Abschnitt 28 ist an dem unteren Ende der ersten Nadel 5 ausgebildet. An dem ersten großdurchmessrigen Abschnitt 28 ist eine Anßenumfangsfläche in der Radialrichtung nach außen gestülpt (evaginiert). Der erste großdurchmessrige Abschnitt 28 ist durch eine Innenumfangsfläche des ersten Düsenlochs 26 bewegbar gestützt. Ein Verbindungsdurchlass (ein abgefaster Abschnitt oder eine Nut) 28a, die eine obere Seite und eine untere Seite miteinander in Verbindung bringt, ist in dem ersten großdurchmessrigen Abschnitt 28 ausgebildet, um den Kraftstoff oberhalb des ersten großdurchmessrigen Abschnitts 28 zu der unteren Seite des ersten großdurchmessrigen Abschnitts 28 zu führen.
An dem unteren Ende der ersten Nadel 5 ist ein Ventilabschnitt ausgebildet. Der Ventilabschnitt wird auf den an dem unteren Ende des ersten Düsenlochs 26 ausgebildeten Ventilsitz aufgesetzt oder davon getrennt. Wenn der Ventilabschnitt auf dem Ventilsitz aufsitzt, dann ist die Verbindung zwischen dem ersten Düsenloch 26 und der ersten Einspritzöffnung 3 unterbrochen. Wenn der Ventilabschnitt von dem Ventilsitz getrennt ist, dann ist das erste Düsenloch 26 mit der ersten Einspritzöffnung 3 in Verbindung, so dass der Kraftstoff von der ersten Einspritzöffnung 3 eingespritzt wird.
An einem Sitzabschnitt zwischen dem Ventilabschnitt und dem Ventilsitz ist ein linienförmiger Dichtungsabschnitt vorgesehen, so dass die Kraftstoffeinspritzung beendet wird, wenn der Ventilabschnitt auf dem Ventilsitz aufsitzt. Die Form des Ventilabschnitts ist nicht auf eine Kreisform beschränkt, sondern kann die Form eines Kegelstumpfs, einer Halbkugel oder jede andere Form haben, solang zwischen dem Ventilabschnitt und dem Ventilsitz eine linienförmige Dichtung möglich ist. Zusätzlich sollte das Dichtungsverfahren zwischen dem Ventilabschnitt und dem Ventilsitz nicht auf die linienförmige Dichtung beschränkt sein, sondern eine flächenförmige Dichtung kann an der Dichtung zwischen dem Ventilabschnitt und dem Ventilsitz angewendet werden.
Die erste Feder 23 besteht aus einer komprimierten Schraubenfeder zum Erzeugen der Ventilschließkraft, durch welche die erste Nadel 5 nach unten gedrückt wird, so dass der Ventilabschnitt auf den Ventilsitz aufgesetzt wird. Genauer gesagt ist die erste Feder 23 zwischen dem ersten bewegbaren Kern 27 und einem ersten Federanschlag 29 mit zylindrischer Form angeordnet, wobei die erste Feder 23 im zusammengedrückten Zustand vorliegt. Der erste Federanschlag 29 wird in eine Innenumfangsfläche eines ersten Magnetzylinders 34 (der nachstehend erläutert wird), welcher an einer Innenumfangsfläche des ersten oberen Körpers 25 fixiert ist, pressgepasst oder eingeschraubt.
Das erste elektromagnetische Stellglied 6 erzeugt eine elektromagnetische Kraft, um die erste Nadel 5 in einer Aufwärtsrichtung (in der Ventilöffnungsrichtung) anzuziehen und besteht aus einer ersten Spule 31, dem ersten bewegbaren Kern 27 und einem ersten Stator. Die erste Spule 31 ist in einer zylindrischen Form gewunden, um die elektromagnetische Kraft zu erzeugen, wenn elektrische Energie zu ihr zugeführt wird. Der erste bewegbare Kern 27 ist bewegbar innerhalb eines inneren Raums der ersten Spule 31 angeordnet, so dass er in der Vertikalrichtung (der Oben-Unten-Richtung) bewegbar ist. Der erste Stator bildet einen Magnetkreis zum magnetischen Anziehen des ersten bewegbaren Kerns 27 in der Aufwärtsrichtung.
Der erste Stator besteht aus einem ersten nichtmagnetischen, zylindrischen Element 32, einem ersten Magnetfluss übertragenden Abschnitt 33, dem ersten magnetischen Zylinder 34 und einem ersten Joch 35. Das erste nichtmagnetische, zylindrische Element 32 ist zwischen dem ersten unteren Körper 24 und dem ersten oberen Körper 25 angeordnet. Der erste Magnetfluss übertragende Abschnitt 33 überträgt den Magnetfluss in der Radialrichtung auf den ersten bewegbaren Kern 27. Der erste magnetische Zylinder 34 zieht den ersten bewegbaren Kern 27 in der Aufwärtsrichtung magnetisch an. Das erste Joch 35 bedeckt einen Außenumfang der ersten Spule 31. Die vorherigen Teile zum Bilden des ersten Stators mit Ausnahme des ersten nichtmagnetischen, zylindrischen Elements 32 (d. h., der erste Magnetfluss übertragende Abschnitt 33, der erste magnetische Zylinder 34 und das erste Joch 35) sind aus einem magnetischen Metall (beispielsweise Eisen) gefertigt.
Abschnitte des ersten unteren Körpers 24 und des ersten oberen Körpers 25 werden als Teile des ersten Stators verwendet. Genauer gesagt wird ein oberes Ende des ersten unteren Körpers 24 als der erste Magnetfluss übertragende Abschnitt 33 verwendet, während der erste obere Körper 25 als ein Teil zum magnetischen Verbinden des ersten magnetischen Zylinders 34 mit dem ersten Joch 35 verwendet wird.
Das erste nichtmagnetische, zylindrische Element 32 hat einen Durchmesser, der gleich wie jener des ersten oberen Körpers 25 ist. Das erste nichtmagnetische, zylindrische Element 32 verhindert, dass der erste magnetische Zylinder 34 und der erste Magnetfluss übertragende Abschnitt 33 (das obere Ende des ersten unteren Körpers 24) direkt und magnetisch miteinander verbunden werden. Mit anderen Worten wird verhindert, dass zwischen diesen eine direkte magnetische Verbindung (der Magnetkreis) ohne den ersten bewegbaren Kern 27 ausgebildet wird.
Der erste magnetische Zylinder 34 ist ein magnetisches Element, das mit der inneren Umfangsfläche des ersten oberen Körpers 25 verbunden ist. Ein Hauptspalt (ein magnetisch anziehender Spalt) ist zwischen einem unteren Ende des ersten magnetischen Zylinders 34 und einem oberen Ende des ersten bewegbaren Kerns 27 ausgebildet. Wenn zu der ersten Spule 31 elektrische Energie zugeführt wird, zieht daher der erste magnetische Zylinder 34 den ersten bewegbaren Kern 27 an.
Das erste Joch 35 bedeckt den Außenumfang der ersten Spule 31 und bildet einen Teil des Magnetkreises um die erste Spule 31 herum. Wenn die elektrische Energie zu der ersten Spule 31 zugeführt wird, dann wird der Magnetkreis gebildet (der aus dem ersten Joch 35, dem ersten oberen Körper 25 und dem ersten magnetischen Zylinder 34, dem ersten bewegbaren Kern 27 und dem ersten Magnetfluss übertragenden Abschnitt 33 (dem oberen Ende des ersten unteren Körpers 24) besteht).
Die erste Spule 31 wird mit einem ersten isolierenden Harzelement 36 geformt, mit welchem ein erster Anschlussabschnitt 37 einstückig ausgebildet ist. Der erste Anschlussabschnitt 37 verbindet den ersten Injektorabschnitt 9 mit einer Kraftmaschinensteuereinheit (ECU: nicht gezeigt), welche einen Betrieb des ersten Injektorabschnitts 1 elektronisch steuert. Anschlussstellen 37a, die jeweils mit beiden Enden der ersten Spule 31 verbunden sind, sind einstückig mit dem ersten isolierenden Harzelement 36 ausgebildet.
(Zweiter Injektorabschnitt)
In dem zweiten Injektorabschnitt 2 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird die durch eine Luftpumpe (nicht gezeigt) mit Druck beaufschlagte Druckluft durch einen an einer Oberseite des zweiten Injektorabschnitts 2 ausgebildeten Einlassabschnitt über ein Druckluftzuführrohr zu einer Innenseite des zweiten Injektorabschnitts 2 zugeführt.
Die Luftpumpe saugt die Luft an und druckbeaufschlagt selbige auf einen vorbestimmten Druck, so dass Druckluft in den zweiten Injektorabschnitt 2 zugeführt wird. Ein (nicht gezeigter) Druckregler ist an der Luftpumpe vorgesehen, so dass der Luftdruck der in den zweiten Injektorabschnitt 2 zuzuführenden Druckluft auf den vorbestimmten Druck geregelt wird (d. h. ein Druck von beispielsweise 300 kPa, der niedriger als der Kraftstoffdruck ist, der von der Kraftstoffpumpe in den ersten Injektorabschnitt 1 zuzuführen ist).
Der zweite Injektorabschnitt 2 ist in einer zylindrischen Form ausgebildet und koaxial zu dem ersten Injektorabschnitt 1 an seinem unteren Ende angeordnet. Der zweite Injektorabschnitt 2 empfängt den eingespritzten Kraftstoff von dem ersten Injektorabschnitt 1 und die Druckluft von der Luftpumpe. Der zweite Injektorabschnitt 2 führt den flüssigen Kraftstoff und die Druckluft, die beide zu einem oberen Abschnitt des zweiten Injektorabschnitts 2 zugeführt werden, durch einen darin ausgebildeten Innenraum zu einem unteren Ende des zweiten Injektorabschnitts 2, um diese von dessen unterem Ende einzuspritzen. Im weiteren Verlauf werden die zu dem zweiten Injektorabschnitt 2 zugeführte Druckluft und der von dem ersten Injektorabschnitt 1 eingespritzte (und zu dem zweiten Injektorabschnitt 2 zugeführte) Kraftstoff gemeinsam als luftvermischter Kraftstoff bezeichnet.
Der zweite Injektorabschnitt 2 besteht aus einer zweiten Einspritzdüse 38, einer zweiten Feder 39, dem zweiten elektromagnetischen Stellglied 10, einem zweiten unteren Körper 40 und einem zweiten oberen Körper 41. Die zweite Einspritzdüse 38 führt die Einspritzung und die Beendigung der Einspritzung des luftgemischten Kraftstoffs aus. Die zweite Feder 39 bringt auf die zweite Einspritzdüse 38 eine Ventilschließkraft (eine Kraft zum Beenden der Kraftstoffeinspritzung) auf. Das zweite elektromagnetische Stellglied 10 bringt gegen die Ventilschließkraft der zweiten Feder 39 eine Ventilöffnungskraft (eine Kraft zum Starten der Kraftstoffeinspritzung) auf. Der zweite untere Körper 40 ist in einer zylindrischen Form ausgebildet und an einem Zylinderkopf der Kraftmaschine befestigt. Der zweite obere Körper 41 ist in einer zylindrischen Form ausgebildet und koaxial zu und oberhalb des zweiten unteren Körpers 40 angeordnet.
Wie dies vorstehend erläutert ist, ist der zweite obere Körper 41 in der zylindrischen Form ausgebildet und das untere Ende des ersten Injektorabschnitts 1 ist in dessen oberes Ende eingesetzt. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist an einem Außenumfang des ersten unteren Körpers 24 ein Flanschabschnitt 24a ausgebildet und der Flanschabschnitt 24a ist zwischen einer oberen Endfläche des zweiten oberen Körpers 41 und einer Befestigungsplatte 42 zwischen geordnet, so dass der erste Injektorabschnitt 1 mit dem zweiten Injektorabschnitt 2 verbunden ist. Der erste Injektorabschnitt 1 kann auf andere verschiedene Arten mit dem zweiten Injektorabschnitt 2 verbunden sein.
An einem Seitenabschnitt des zweiten oberen Körpers 41 ist eine Lufteinlassöffnung 43 ausgebildet, so dass die Druckluft von der Luftpumpe in den zweiten Injektorabschnitt 2 zugeführt wird. Die in den zweiten Injektorabschnitt 2 zugeführte Druckluft wird zu der zweiten Einspritzdüse 38 geführt.
Die zweite Einspritzdüse 38 besteht aus dem zweiten Düsenkörper 8, der an dem unteren Ende des zweiten unteren Körpers 40 mittels einer Haltenut 44 befestigt ist, und aus der zweiten Nadel 9, die in dem zweiten Düsenkörper 8 untergebracht und darin bewegbar gestützt ist (in der Oben-Unten-Richtung bewegbar).
Der zweite Düsenkörper 8 ist in den Zylinderkopf eingesetzt, so dass sein vorderes Ende zu der in dem Kraftmaschinenzylinder ausgebildeten Brennkammer freigelegt ist. Ein zylindrisches zweites Düsenloch 45 ist in dem zweiten Düsenkörper 8 ausgebildet, wobei sich das zweite Düsenloch 45 axial von seinem oberen Ende zu dem unteren Ende erstreckt.
Der zweite Injektorabschnitt 2 hat die zweite Einspritzöffnung 7, die an dem unteren Ende des zweiten Düsenkörpers 8 ausgebildet ist, so dass der luftgemischte Kraftstoff in den Kraftmaschinenzylinder eingespritzt wird. Die zweite Einspritzöffnung 7 hat einen konischen Kraftstoffdurchlass, so dass sein Durchmesser allmählich zu seinem untersten offenen Ende zunimmt. Die zweite Einspritzöffnung 7 wird durch die zweite Nadel 9 geöffnet und geschlossen.
Das zweite Düsenloch 45 bildet den Luftdurchlass 11 zwischen dem zweiten Düsenkörper 8 und der zweiten Nadel 9, wobei sich der Luftdurchlass 11 in der Oben-Unten-Richtung erstreckt, um die Druckluft zu der zweiten Einspritzöffnung 7 zu führen.
Die zweite Nadel 9 ist in einer Wellenform ausgebildet, die sich axial in der Oben-Unten-Richtung erstreckt und ist in dem zweiten Düsenloch 45 derart bewegbar gestützt, dass die zweite Nadel 9 in der Oben-Unten-Richtung bewegbar ist.
Genauer gesagt ist ein oberes Ende der zweiten Nadel 9 mit einem zweiten bewegbaren Kern 46 (d. h. einem Anker des zweiten elektromagnetischen Stellglieds 10) verbunden, welcher durch eine Innenumfangsfläche des zweiten oberen Körpers 41 bewegbar gestützt ist. Als ein Ergebnis ist das obere Ende der zweiten Nadel im Inneren des zweiten oberen Körpers 41 in der vertikalen (Oben-Unten-)Richtung bewegbar gestützt.
Der zweite bewegbare Kern 46 ist nicht mit Durchlässen ausgebildet, die eine obere Seite und eine untere Seite davon miteinander in Verbindung bringen. Der an dem Außenumfang der zweiten Nadel 9 (an dessen oberen Ende) anhaftende flüssige Kraftstoff kann durch einen Gleitspalt zwischen dem zweiten bewegbaren Kern 46 und dem zweiten oberen Körper 41 in Richtung des unteren Endes des Luftdurchlasses 11 abwärts strömen.
Ein zweiter großdurchmessriger Abschnitt 47 ist an einem mittleren Abschnitt der zweiten Nadel 9 ausgebildet. An dem zweiten großdurchmessrigen Abschnitt 47 ist eine Außenumfangsfläche in einer Radialrichtung nach außen gestülpt (evaginiert). Der zweite großdurchmessrige Abschnitt 47 ist durch eine Innenumfangsfläche des zweiten Düsenlochs 45 bewegbar gestützt. Ein Verbindungsdurchlass (Verbindungsdurchlässe) (eine Nut oder Nuten) 47a, die eine obere Seite und eine untere Seite miteinander in Verbindung bringen, ist/sind in dem zweiten großdurchmessrigen Abschnitt 47 ausgebildet, um die in den Luftdurchlass 11 oberhalb des zweiten großdurchmessrigen Abschnitts 47 zugeführte Druckluft zu der unteren Seite des zweiten großdurchmessrigen Abschnitts 47 zu führen.
Die Zentralbohrung 14 ist im Inneren der zweiten Nadel 9 ausgebildet, um den von dem ersten Injektorabschnitt 11 eingespritzten Kraftstoff und die ins Innere des zweiten oberen Körpers 41 über die Lufteinlassöffnung 43 zugeführte Druckluft in Richtung der unteren Seite des zweiten Injektorabschnitts 2 zu führen.
Ein oberes Ende der Zentralbohrung 14 ist nach oben offen und koaxial zu der ersten Einspritzöffnung 3 des ersten Injektorabschnitts 1 angeordnet. Das offene obere Ende funktioniert als ein Einlass zum Führen des von dem ersten Injektorabschnitt 1 eingespritzten flüssigen Kraftstoffs und der von der Außenseite zugeführten Druckluft in das Innere der Zentralbohrung 14.
Ein Kraftstoffdurchlass zum Führen des Kraftstoffs im Inneren der zweiten Nadel 9, genauer gesagt zum Führen des Kraftstoffs von dem unteren Ende der Zentralbohrung 14 zu dem Luftdurchlass (d. h., der Venturiabschnitt 12), wird nachstehend beschrieben.
Eine Kraftstoffdüse 48 ist in dem ersten Injektorabschnitt 1 vorgesehen, um den gesamten von der ersten Einspritzöffnung 3 eingespritzten flüssigen Kraftstoff in die Zentralbohrung 14 zu führen. Die Kraftstoffdüse 48 besteht aus einem schmalen hohlen Rohr, das sich von der ersten Einspritzöffnung 3 ins Innere der Zentralbohrung 14 erstreckt. Ein unteres Ende der Kraftstoffdüse 48 ist im Inneren der Zentralbohrung 14 angeordnet.
Der von dem ersten Injektorabschnitt 1 eingespritzte flüssige Kraftstoff wird durch die Kraftstoffdüse 48 in die Zentralbohrung 14 zugeführt, während die ins Innere des zweiten oberen Körpers 41 über die Lufteinlassöffnung 43 eingebrachte Druckluft durch einen zwischen einer Außenumfangswand der Kraftstoffdüse 48 und einer Innenumfangswand der Zentralbohrung 14 ausgebildeten ringförmigen Durchlass in die Zentralbohrung 14 zugeführt wird.
Ein topfförmiger Abschnitt, der an dem unteren Ende des ersten Düsenkörpers 4 angebracht ist, ist einstückig mit der Kraftstoffdüse ausgebildet. Die Kraftstoffdüse 48 ist an einer Mitte des topfförmigen Abschnitts ausgebildet, so dass sie sich davon nach unten erstreckt. Das untere Ende des ersten Düsenkörpers 4 ist in dem topfförmigen Abschnitt eingesetzt und durch ein wohlbekanntes Befestigungsverfahren fest daran befestigt, etwa mittels eines Schweißverfahrens, so dass die Kraftstoffdüse 48 mit der ersten Einspritzöffnung 3 in Verbindung ist.
Da der topfförmige Abschnitt fest an dem unteren Ende des ersten Düsenkörpers 4 befestigt ist, ist ein Umfang der ersten Einspritzöffnung 3 zwischen dem topfförmigen Abschnitt und dem ersten Düsenkörper 4 abgedichtet. Als ein Ergebnis ist es möglich, eine solche Situation zu vermeiden, gemäß der der von dem ersten Injektorabschnitt 1 eingespritzte Kraftstoff durch andere Abschnitte als das vordere Ende der Kraftstoffdüse 48 auslaufen kann.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Kraftstoffdüse 48 mittels des topfförmigen Abschnitts an dem ersten Düsenkörper 4 befestigt. Jedoch kann die Kraftstoffdüse 48 auch durch andere Strukturen und/oder Verfahren an dem ersten Düsenkörper 4 befestigt sein.
Eine Kraftstoffdurchlassfläche der Kraftstoffdüse 48 ist kleiner als eine Kraftstoffdurchlassfläche der ersten Einspritzöffnung 3 gefertigt, um eine solche Situation zu vermeiden, bei der die Kraftstoffdüse 48 den von dem ersten Injektorabschnitt 1 eingespritzten Kraftstoff nachteilig beeinträchtigt wird.
Ein Überlappungsbetrag in einer Achsrichtung zwischen der Zentralbohrung 14 und der Kraftstoffdüse 48 ist so ausgelegt, dass er ein solcher Wert ist, mit dem der von dem ersten Injektorabschnitt 1 eingespritzte Kraftstoff von einem oberen offenen Ende der Zentralbohrung 14 nicht auslaufen kann. Wenn der Überlappungsbetrag länger eingestellt ist, dann nimmt ein Fluidwiderstand für die durch den ringförmigen Durchlass strömende Druckluft zu. Daher sollte der Überlappungsbetrag zwischen der Zentralbohrung 14 und der Kraftstoffdüse 48 nicht größer als notwendig gemacht werden.
Infolge der Kraftstoffdüse 48 ist es möglich, den gesamten von dem ersten Injektorabschnitt 1 eingespritzten Kraftstoff durch die Zentralbohrung 14 zu der zweiten Einspritzöffnung 7 stabil einzubringen. Mit anderen Worten werden Zeit und Menge des Kraftstoffs stabilisiert, der von dem ersten Injektorabschnitt 1 eingespritzt und zu der zweiten Einspritzöffnung 7 zugeführt wird. Als ein Ergebnis ist es möglich, den Kraftstoff mit hoher Genauigkeit während des Öffnens der zweiten Einspritzöffnung 7 einzuspritzen (d. h., die Genauigkeit der Kraftstoffeinspritzung wird erhöht).
Gemäß dem zweiten Injektorabschnitt 2 des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird die im Inneren des zweiten bewegbaren Kerns 46 vorgesehene Zentralbohrung als ein Mittel zum Führen der zum Inneren des zweiten oberen Körpers 41 zugeführten Druckluft zu dem Luftdurchlass 11 verwendet. Als ein Ergebnis ist es nicht erforderlich, in dem zweiten bewegbaren Kern 46 ein Durchloch auszubilden, um die untere Seite und die obere Seite davon miteinander in Verbindung zu bringen.
Genauer gesagt sind in der zweiten Nadel 9 an einer Stelle unterhalb des zweiten bewegbaren Kerns 46 eine Vielzahl von Querlöchern 49 ausgebildet, um den in der Zentralbohrung 14 ausgebildeten Durchlass mit dem Luftdurchlass 11 (den Raum außerhalb der zweiten Nadel 9) in Verbindung zu bringen. Die Querlöcher 49 sind Abzweigungsluftlöcher zum Abzweigen der ins Innere der Zentralbohrung 14 zugeführten Druckluft zu dem Luftdurchlass 11, so dass die Druckluft durch die Zentralbohrung 14 und die Querlöcher 49 zu dem Luftdurchlass 11 zugeführt und dort aufgefüllt wird.
Ein Innendurchmesser des Querlochs 49 ist größer gefertigt, so dass die in dem Luftdurchlass 11 strömende Druckluft durch das Querloch 49 nicht gedrosselt wird.
Ein Innenvolumen der Zentralbohrung 14, welche sich unterhalb der Querlöcher 49 befindet, ist größer als ein Wert eingestellt, der einer Kraftstoffeinspritzmenge (einer maximalen Kraftstoffeinspritzmenge) pro Einspritzung entspricht, so dass der von dem ersten Injektorabschnitt 1 eingespritzte flüssige Kraftstoff im Inneren der Zentralbohrung 14 unterhalb der Querlöcher 49 gesammelt werden kann.
Gemäß dem vorstehend erwähnten Aufbau kann der flüssige Kraftstoff selbst bei der maximalen Kraftstoffeinspritzung nicht durch die Querlöcher 49 zu dem Luftdurchlass 11 auslaufen. Es ist daher möglich, eine solche Situation zu vermeiden, bei der der zu dem Luftdurchlass 11 auslaufende flüssige Kraftstoff zu einer frühen Stufe (d. h. zum Beginn) der Kraftstoffeinspritzung von der zweiten Einspritzöffnung 7 eingespritzt werden kann.
Ein Ventilabschnitt 51 zum Öffnen und Schließen der zweiten Einspritzöffnung 7 ist an einem unteren Ende der zweiten Nadel 9 vorgesehen. Ein Außendurchmesser des Ventilabschnitts 51 ist größer als ein Innendurchmesser der zweiten Einspritzöffnung 7 gefertigt, so dass eine Verbindung zwischen dem Luftdurchlass 11 und der Außenseite des zweiten Injektorabschnitts 2 (d. h. der Brennkammer) unterbrochen wird, wenn der Ventilabschnitt 51 an einer Ventilsitzfläche (einer Öffnungskante) der zweiten Einspritzöffnung 7 aufsitzt. Wenn der Ventilabschnitt 51 von der Ventilsitzfläche der zweiten Einspritzöffnung 7 getrennt wird, dann ist der Luftdurchlass 11 mit der Verbrennungskammer in Verbindung, so dass der luftdurchmischte Kraftstoff von der zweiten Einspritzöffnung 7 in die Brennkammer eingespritzt wird.
Ein linienförmiger Dichtungsabschnitt ist an einem Sitzabschnitt zwischen dem Ventilabschnitt 51 und der Ventilsitzfläche der zweiten Einspritzöffnung 7 vorgesehen, so dass die Kraftstoffeinspritzung beendet wird, wenn der Ventilabschnitt 51 auf der Ventilsitzfläche aufsitzt. Eine Form des Ventilabschnitts der zweiten Nadel 9 ebenso wie eine Form der zweiten Einspritzöffnung 7 müssen nicht auf die in den Zeichnungen gezeigten Formen beschränkt sein sondern können auf verschiedene Arten modifiziert werden.
Die zweite Feder 39 besteht aus einer komprimierten Schraubenfeder zum Erzeugen der Ventilschließkraft, durch welche die zweite Nadel 9 nach oben gedrückt wird, so dass der Ventilabschnitt 51 auf der Ventilsitzfläche der zweiten Einspritzöffnung 7 einsitzt. Genauer gesagt ist die zweite Feder 39 in einem komprimierten Zustand zwischen einer oberen Endfläche des zweiten Düsenkörpers 8 und einem zweiten Federanschlag 52 angeordnet, welcher an einem Außenumfang der zweiten Nadel angebracht ist. Der zweite Federanschlag 52 ist mittels eines Klemmrings 52a (etwa ein E-förmiger Ring, ein C-förmiger Ring usw.), welcher an der Außenumfangsfläche der zweiten Nadel 9 befestigt ist, fest an der zweiten Nadel 9 angebracht.
Das zweite elektromagnetische Stellglied 10 erzeugt eine elektromagnetische Kraft zum Anziehen der zweiten Nadel 9 in der Abwärtsrichtung (der Ventilöffnungsrichtung) und besteht aus einer zweiten Spule 53, dem zweiten bewegbaren Kern 46 und einem zweiten Statur. Die zweite Spule 53 ist in einer zylindrischen Form gewunden, um die elektromagnetische Kraft zu erzeugen, wenn elektrische Energie daran angelegt wird. Der zweite bewegbare Kern 46 ist bewegbar innerhalb eines inneren Raums der zweiten Spule 53 angeordnet, so dass er in der Vertikalrichtung (in der Oben-Unten-Richtung) bewegbar ist. Der zweite Statur bildet einen Magnetkreis zum magnetischen Anziehen des zweiten bewegbaren Kerns 46 in der Abwärtsrichtung.
Der zweite Statur besteht aus einem zweiten nichtmagnetischen, zylindrischen Element 54, einem zweiten Magnetflussübertragungsabschnitt 55, einem zweiten magnetisch anziehende Abschnitt 56 und einem zweiten Joch 57. Das zweite nichtmagnetische, zylindrische Element 54 ist zwischen dem zweiten unteren Körper 40 und dem zweiten oberen Körper 41 angeordnet. Der zweite Magnetflussübertragungsabschnitt 55 überträgt den Magnetfluss in der Radialrichtung zu dem zweiten bewegbaren Kern 46. Der zweite magnetisch anziehende Abschnitt 56 zieht den zweiten bewegbaren Kern 46 in der Abwärtsrichtung magnetisch an. Das zweite Joch 57 bedeckt einen Außenumfang der zweiten Spule 53. Die vorgenannten Teile zum Ausbilden des zweiten Stators mit Ausnahme des zweiten nichtmagnetischen, zylindrischen Elements 54 (nämlich der zweite Magnetflussübertragungsabschnitt 55, der zweite magnetisch anziehende Abschnitt 56 und das zweite Joch 57) sind aus magnetischen Metall (beispielsweise Eisen) gefertigt.
Abschnitte des zweiten unteren Körpers 40 und des zweiten oberen Körpers 41 werden als Teile für den zweiten Stator verwendet. Genauer gesagt wird ein oberes Ende des zweiten unteren Körpers 40 als der zweite magnetisch anziehende Abschnitt 56 verwendet, während ein unteres Ende des zweiten oberen Körpers 41 als der zweite Magnetflussübertragungsabschnitt 55 verwendet wird.
Das zweite nichtmagnetische, zylindrische Element 54 hat einen Durchmesser, der gleich wie jener des unteren Endes des zweiten oberen Körpers 41 ist. Das zweite nichtmagnetische, zylindrische Element 54 verhindert, dass der zweite magnetisch anziehende Abschnitt 56 (ein Abschnitt des zweiten unteren Körpers 40) und der zweite magnetische Übertragungsabschnitt 55 (das untere Ende des zweiten oberen Körpers 41) direkt und magnetisch miteinander verbunden werden. Mit anderen Worten wird verhindert, dass zwischen diesen ohne den zweiten bewegbaren Kern 46 eine direkte magnetische Verbindung (der Magnetfluss) ausgebildet wird.
Der zweite magnetisch anziehende Abschnitt 56 ist der obere Endabschnitt des zweiten unteren Körpers 40 und ist so angeordnet, dass er der unteren Endfläche des zweiten bewegbaren Kerns 46 gegenüberliegt, so dass zwischen dem zweiten unteren Körper 40 und dem zweiten magnetisch anziehenden Abschnitt 56 ein Hauptspalt (ein magnetisch anziehender Spalt) ausgebildet wird. Wenn zu der zweiten Spule 53 elektrische Energie zugeführt wird, zieht daher der zweite magnetisch anziehende Abschnitt 56 den zweiten bewegbaren Kern 46 magnetisch an.
Das zweite Joch 57 bedeckt den Außenumfang der zweiten Spule 53 und bildet einen Teil des Magnetkreises um die zweite Spule 53. Wenn die elektrische Energie zu der zweiten Spule 53 zugeführt wird, dann wird der Magnetkreis ausgebildet (der aus dem zweiten Joch 57, dem zweiten magnetisch anziehenden Abschnitt 56 (dem Abschnitt des zweiten unteren Körpers 40), dem zweiten bewegbaren Kern 46, dem zweiten Magnetflussübertragungsabschnitt 55 (dem unteren Ende des zweiten oberen Körpers 41) besteht).
Die zweite Spule 53 ist mit einem zweiten isolierenden Harzelement 58 geformt, mit dem ein zweiter Anschlussabschnitt 59 einstückig ausgebildet ist. Der zweite Anschlussabschnitt 59 verbindet den zweiten Injektorabschnitt 2 mit der Kraftmaschinensteuereinheit (ECU: nicht gezeigt), welche einen Betrieb des zweiten Injektorabschnitts 2 elektronisch steuert. Anschlussstücke 59a, die jeweils mit beiden Enden der zweiten Spule 53 verbunden sind, sind einstückig mit dem zweiten isolierenden Harzelement 58 ausgebildet.
Die ECU besteht aus einem wohlbekannten Mikrocomputer, der eine CPU zum Durchführen eines Steuerprozesses und/oder eines Berechnungsprozesses, eine Speichervorrichtung (etwa einem ROM, RAM, SRAM, EEPROM usw.) zum Speichern verschiedener Programme und Daten, einen Eingabeschaltkreis, einen Ausgabeschaltkreis, einen Energiezuführschaltkreis usw. hat. Die ECU besteht ferner aus einem Injektortreiberschaltkreis, der an den Mikrocomputer angeschlossen ist, um die Energiezufuhr zu der ersten Spule 31 und zu der zweiten Spule 53 in Übereinstimmung mit Befehlen von dem Mikrocomputer zu steuern.
Ein Injektorsteuerprogramm ist in dem Mikrocomputer derart installiert, dass die Energiezufuhren zu der ersten und der zweiten Spule 31 und 53 in Übereinstimmung mit den in die ECU eingegebenen Signalen gesteuert werden (etwa Signale von Kraftmaschinenparametern, Signale, die den Betätigungszuständen eines Fahrzeugfahrers, Betriebszuständen der Kraftmaschine usw. entsprechen).
Das Injektorsteuerprogramm berechnet Kraftstoffeinspritzmuster, Kraftstoffeinspritzzeitgebungen, Kraftstoffeinspritzmengen usw. in Übereinstimmung mit Betriebszuständen des Fahrzeugs, die in die ECU eingegeben werden. Das Injektorsteuerprogramm führt die Energiezufuhrsteuerung zu den ersten und zweiten Spulen 31 und 53 aus, um die berechneten Kraftstoffeinspritzmuster, Kraftstoffeinspritzzeitgebungen und Kraftstoffeinspritzmengen umzusetzen.
Genauer gesagt steuert das Injektorsteuerprogramm eine Energiezufuhrzeitspanne zu der ersten Spule 31 um die berechnete Kraftstoffeinspritzmenge zu erhalten und steuert eine Energiezufuhrstartzeitgebung zu der zweiten Spule 53 derart, dass die Kraftstoffeinspritzung bei den berechneten Kraftstoffeinspritzzeitgebungen ausgeführt wird. Das heißt, die Energiezufuhren zu dem ersten und dem zweiten Injektorabschnitt 1 und 2 werden so gesteuert, dass der flüssige Kraftstoff von dem ersten Injektorabschnitt 1 zusammen mit der Druckluft von dem zweiten Injektorabschnitt 2 eingespritzt wird.
Wie dies beispielsweise in 3 gezeigt ist, wird ein Treibersignal für den ersten Injektorabschnitt 1 zuerst zu der ersten Spule 31 ausgegeben, so dass der Kraftstoff von dem ersten Injektorabschnitt 1 zu dem zweiten Injektorabschnitt 2 zugeführt wird. Dann wird ein Treibersignal zu dem zweiten Injektorabschnitt 2 zu der zweiten Spule 53 ausgegeben, um den luftdurchmischten Kraftstoff von dem zweiten Injektorabschnitt 2 in die Brennkammer einzuspritzen.
Die Treibersignale in 3 sind lediglich Beispiele. Im Unterschied zu 3 kann zwischen den Treibersignalen für den ersten und den zweiten Injektorabschnitt 1 und 2 eine Überlappungszeitspanne vorgesehen werden, während der der erste und der zweite Injektorabschnitt 1 und 2 gleichzeitig angetrieben werden. Ferner können die Startpunkte zum Antreiben des ersten und des zweiten Injektorabschnitts 1 und 2 gleich zueinander sein.
(Hintergrundtechnologie des ersten Ausführungsbeispiels)
Gemäß dem herkömmlichen Druckluftinjektor, wie er beispielsweise in 11 gezeigt ist, strömt der von dem ersten Injektorabschnitt 1 in die Zentralbohrung 14 eingespritzte flüssige Kraftstoff nach unten und wird durch eine Mehrzahl von (beispielsweise vier) Verbindungslöcher 16, welche an dem unteren Ende der Zentralbohrung 14 ausgebildet sind und sich in der Radialrichtung erstrecken, zu dem Luftdurchlass 11 geführt.
Wenn die zweite Einspritzöffnung 7 offen ist, wird der flüssige Kraftstoff (der die Verbindungslöcher 16 passiert hat) zusammen mit der Druckluft, die in den Luftdurchlass 11 geladen wurde, von der zweiten Einspritzöffnung 7 eingespritzt.
Wenn die zweite Einspritzöffnung 7 offen ist, strömt die Druckluft in der Abwärtsrichtung (in Richtung der zweiten Einspritzöffnung 7) von dem gesamten Umfang der zweiten Nadel 9.
Jedoch sind an Abschnitten (an vier Abschnitten) des Umfangs der Düsennadel 9 Kraftstoffauslässe der Verbindungslöcher 16 offen.
Wenn die zweite Einspritzöffnung 7 geöffnet wird, dann wird als ein Ergebnis (i) eine größere Menge des flüssigen Kraftstoffs in die Druckluft gemischt, die an den Abschnitten strömt, die benachbart zu den Kraftstoffauslässen der Verbindungslöcher 16 sind, (ii) jedoch wird nur eine kleine Menge des flüssigen Kraftstoffs in die Druckluft gemischt, die an Abschnitten strömt, die von den Kraftstoffauslässen der Verbindungslöcher 16 beabstandet sind.
Daher kann der von der zweiten Einspritzöffnung 7 eingespritzte flüssige Kraftstoff nicht gleichmäßig mit der Druckluft gemischt werden. Folglich kann die Abweichung der Partikelgrößen in der Zerstäubung größer werden.
(Stand der Technik)
Beispielsweise wird, wie in 12A und 12B gezeigt ist, ein Injektor vorgeschlagen, um die Partikelgrößen in der Zerstäubung an der Anfangsstufe der Kraftstoffeinspritzung zu minimieren.
Gemäß dem in 12A gezeigten Injektor ist in dem Luftdurchlass 11 der Venturiabschnitt 12 vorgesehen, um die Durchlassfläche für die Druckluft zu beschränken, und es sind eine Vielzahl von Verbindungslöchern 16 so ausgebildet, dass sich die Verbindungslöcher 16 (beispielsweise vier Löcher) von dem unteren Ende der Zentralbohrung 14 in der Radialrichtung zu dem Venturiabschnitt 12 erstrecken. Als ein Ergebnis wird der flüssige Kraftstoff durch den Venturieffekt der den Venturiabschnitt 12 passierenden Druckluft aus der Zentralbohrung 14 herausgesogen. Dadurch werden die Partikelgrößen in der Zerstäubung ab dem Beginn der Kraftstoffeinspritzung minimiert.
Sogar in dem vorstehend vorgeschlagenen Injektor, wie er in 12B gezeigt ist, sind die Kraftstoffauslässe der Verbindungslöcher 16, durch welche der flüssige Kraftstoff zu der Druckluft zugeführt wird, an den Abschnitten (vier Abschnitten) des Umfangs der zweiten Nadel 9 offen. Auf die gleiche Weise wie bei dem in 11 gezeigten Injektor wird daher dann, wenn die zweite Einspritzöffnung 7 geöffnet wird, (i) eine größere Menge flüssigen Kraftstoffs in die Druckluft gemischt, die an den Abschnitten strömt, die den Kraftstoffauslässen der Verbindungslöcher 16 benachbart sind, (ii) jedoch wird lediglich eine kleine Menge des flüssigen Kraftstoffs in die Druckluft gemischt, die an den Abschnitten strömt, die von den Kraftstoffauslassöffnungen der Verbindungslöcher 16 beabstandet sind.
Daher kann der von der zweiten Einspritzöffnung 7 eingespritzte flüssige Kraftstoff nicht gleichmäßig mit der Druckluft gemischt werden, und die Abweichung der Partikelgrößen in der Zerstäubung wird größer.
Wie oben hat nicht nur der in 11 gezeigte Injektor sondern auch der in 12A und 12B gezeigte Injektor das Problem, dass der flüssige Kraftstoff nicht gleichmäßig mit der Druckluft gemischt wird.
(Kennzeichnendes Merkmal des ersten Ausführungsbeispiels)
Gemäß dem Druckluftinjektor des ersten Ausführungsbeispiels (i) ist es möglich, den flüssigen Kraftstoff zu Beginn der Kraftstoffeinspritzung zu zerstäuben, und (ii) ist es möglich, ein ungleichmäßiges Mischen des flüssigen Kraftstoffs und der Druckluft zu unterdrücken, um dadurch das Zerstäuben des Kraftstoffs zu verbessern.
Der Druckluftinjektor des ersten Ausführungsbeispiels hat die folgenden kennzeichnenden Merkmale:

(a) der Luftdurchlass 11 ist zwischen dem zweiten Düsenkörper 8 und der zweiten Nadel 9 vorgesehen, damit die Druckluft zu der zweiten Einspritzöffnung 7 strömt, wenn die zweite Einspritzöffnung 7 offen ist;
(b) der Venturi bildende Abschnitt 13 ist in dem Luftdurchlass 11 vorgesehen, um den Venturiabschnitt 12 zum Drosseln der Druckluft zu bilden;
(c) die Zentralbohrung 14 ist im Inneren der zweiten Nadel 9 vorgesehen, in welche der Kraftstoff zugeführt wird;
(d) der Kraftstoffsammelabschnitt 15 des ringförmigen Raums ist an dem Außenumfang der zweiten Nadel 9 ausgebildet (d. h., der Außenumfang der zweiten Nadel 9 in der Nähe des Venturiabschnitts 12);
(e) die Verbindungslöcher 16, die sich in der Radialrichtung erstrecken, sind in der zweiten Nadel 9 ausgebildet, um den Kraftstoff von der Zentralbohrung 14 zu dem Kraftstoffsammelabschnitt 15 zu führen; und
(f) die Kraftstoffabgabeöffnung 17 ist an der zweiten Nadel 9 vorgesehen, um den Kraftstoff von dem Kraftstoffsammelabschnitt 15 zu der den Venturiabschnitt 12 passierenden Druckluft zu führen. Die Kraftstoffabgabeöffnung 17 ist an dem gesamten Umfang des Kraftstoffsammelabschnitts 15 vorgesehen (d. h., an dem gesamten Umfang der zweiten Nadel 9).

Die vorstehend erwähnten kennzeichnenden Merkmale werden nun ausführlich beschrieben.
Ein Abschnitt der Außenumfangsfläche der zweiten Nadel 9, die sich unterhalb des zweiten großdurchmessrigen Abschnitts 47 befindet, ist in der Radialrichtung nach außen gestülpt (evaginiert), so dass ein unterer Teil des Venturi bildenden Abschnitts 13 ausgebildet wird.
Wie dies nachstehend erläutert ist, ist ein Rohrelement 62 an dem Außenumfang der zweiten Nadel 9 an einer Stelle oberhalb des ausgestülpten Abschnitts vorgesehen. Ein Außendurchmesser eines unteren Abschnitts des Rohrelements 62 nimmt in Richtung seines unteren Endes allmählich zu, so dass oberhalb des ausgestülpten Abschnitts ein konischer Flächenabschnitt ausgebildet ist, so dass die Durchlassfläche des Luftdurchlasses 11 von einer oberen Seite des konischen Flächenabschnitts zu dem unteren Ende des Rohrelements 62 allmählich gedrosselt bzw. beschränkt wird. Der Luftdurchlass 11 ist an dem unteren Ende des Rohrelements 62 maximal gedrosselt.
Der untere Abschnitt des Rohrelements 62 bildet einen oberen Teil des Venturi bildenden Abschnitts 13. Der Venturiabschnitt 12 ist somit zwischen der Innenumfangsfläche des zweiten Düsenkörpers 8 und dem Venturi bildenden Abschnitt 13 (einschließlich des unteren Abschnitts des Rohrelements 62 und der ausgestülpten, äußeren Umfangsfläche der zweiten Nadel 9) ausgebildet, so dass die Durchlassfläche des Luftdurchlasses 11 begrenzt ist.
Ein konischer Flächenabschnitt ist auf ähnliche Weise an dem Außenumfang des Venturi bildenden Abschnitts 13 ausgebildet, so dass sich der Luftdurchlass 11 in der Abwärtsrichtung allmählich aufweitet.
Die Zentralbohrung 14 ist in der zweiten Nadel 9 ausgebildet, so dass sich die Zentralbohrung 14 von dem oberen Ende der zweiten Nadel 9 zu deren unteren Seite in der Achsrichtung (zu einem Abschnitt benachbart zu dem Venturiabschnitt 12) erstreckt. Der Kraftstoff von dem ersten Injektorabschnitt 1 sowie die in das obere Ende der zweiten Nadel 9 geladene Druckluft wird in der Zentralbohrung 14 zu der unteren Seite der zweiten Nadel 9 geführt.
Der Kraftstoffsammelabschnitt 15 des ringförmigen Raums, ist an dem Außenumfang der zweiten Nadel 9 gerade oberhalb des umgestülpten Abschnitts für den Venturi bildenden Abschnitt 13 ausgebildet (nahe dem Venturiabschnitt 12). Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist der Kraftstoffsammelabschnitt 15 von dem unteren Abschnitt des Rohrelements 62 umgeben.
Die zweite Nadel 9 besteht aus einem Nadelkörper 61, in welchem die Zentralbohrung 14 und die Verbindungslöcher 16 ausgebildet sind, und aus dem Rohrelement 62, das an der Außenumfangsfläche des Nadelkörpers 61 angebracht ist. Das Rohrelement 62 ist in einer zylindrischen Form ausgebildet und ist mittels Befestigungstechnologien, etwa Punktschweißen, fest an der Außenumfangsfläche des Nadelkörpers 61 befestigt.
Wie dies vorstehend erläutert ist, funktioniert der untere Abschnitt (der konische Flächenabschnitt) des Rohrelements 62 als der obere Teil des Venturi bildenden Abschnitts 13 und der Kraftstoffsammelabschnitt 15 des ringförmigen Raums (der in der Umfangsrichtung kontinuierlich ist) ist in der Radialrichtung der zweiten Nadel 9 zwischen dem Nadelkörper 61 und dem Rohrelement 62 ausgebildet.
Die Verbindungslöcher 16 erstrecken sich in der Radialrichtung, so dass das untere Ende der Zentralbohrung 14 mit dem Kraftstoffsammelabschnitt 15 in Verbindung ist. Wie dies in 2B gezeigt ist, erstrecken sich von der Zentralbohrung 14 vier Verbindungslöcher 16 in der Radialrichtung auswärts. Im Unterschied zur Zeichnung aus 2A können die Verbindungslöcher 16 mit einem untersten Abschnitt der Zentralbohrung 14 verbunden sein.
Das heißt, in einem Fall, dass die Zentralbohrung 14 durch ein Bohrverfahren ausgebildet wird, ist ein kegelförmiger Boden ausgebildet. Ein unterstes Ende eines solchen kegelförmigen Bodens kann mit den Verbindungslöchern 16 verbunden sein. Da in diesem Fall der flüssige Kraftstoff in dem untersten Ende der Zentralbohrung während des Betriebs des zweiten Injektorabschnitts 2 herausgesaugt werden kann, ist es möglich, eine solche ungünstige Situation zu vermeiden, bei der der flüssige Kraftstoff in der Zentralbohrung 14 nach dem Einspritzen durch die zweite Einspritzöffnung 7 verbleiben kann.
Die Kraftstoffabgabeöffnung 17 ist in Form eines kleinen Schlitzes (eines Kraftstoffabgabespalts) zwischen dem Rohrelement 62 und dem ausgestülpten Abschnitt des Nadelkörpers 61 ausgebildet. Die Kraftstoffabgabeöffnung 17 bringt den Kraftstoffsammelabschnitt 15 mit dem Venturiabschnitt 12 in Verbindung, so dass der Kraftstoff des Kraftstoffsammelabschnitts 15 durch die den Venturiabschnitt 12 passierende Druckluft herausgesogen wird. Die Kraftstoffabgabeöffnung 17 ist an dem gesamten Umfang des Kraftstoffsammelabschnitts 15 (d. h. an dem gesamten Umfang des Venturiabschnitts 15) ausgebildet.
Wie dies vorstehend erläutert ist, ist die Kraftstoffabgabeöffnung 17 des ersten Ausführungsbeispiels als der kleine Schlitz in der Achsrichtung der zweiten Nadel 9 zwischen dem Nadelkörper 61 und dem Rohrelement 62 ausgebildet, wobei der kleine Schlitz vollständig in der Umfangsrichtung um den Venturiabschnitt 15 ausgebildet ist. Der kleine Schlitz für die Kraftstoffabgabeöffnung 17 ist so klein gemacht, dass der zu dem Kraftstoffsammelabschnitt 15 zugeführte flüssige Kraftstoff kurz vor dem Öffnen der zweiten Einspritzöffnung 7 nicht zu dem Venturiabschnitt 12 auslaufen kann.
Gemäß dem Druckluftinjektor des ersten Ausführungsbeispiels ist die Gesamtsumme „A” der Durchlassflächen der Verbindungslöcher 16 gleich wie oder größer als die Gesamtsumme „B” der Durchlassflächen der Kraftstoffabgabeöffnung 17 gefertigt (A ≥ B).
Beispielsweise hat ein Innendurchmesser des Verbindungslochs 16 0,45 mm und der kleine Schlitz der Kraftstoffabgabeöffnung 17 (der Spalt ist an dem gesamten Umfang konstant) hat 0,058 mm, so dass A = B.

(i) Wenn in dem vorstehend erwähnten Fall der Spalt für den kleinen Schlitz kleiner als 0,058 mm gemacht ist, während der Innendurchmesser des Verbindungslochs 16 bei 0,45 mm beibehalten wird, dann kann die Beziehung zwischen „A” und „B” zu „A ≥ B” gemacht werden.
(ii) Wenn der Innendurchmesser des Verbindungslochs 16 größer als 0,45 mm gemacht ist, während der Spalt für den kleinen Schlitz bei 0,058 mm beibehalten wird, kann alternativ die Beziehung zwischen „A” und „B” zu „A ≥ B” gemacht werden.

Nun wird ein Betrieb des vorstehend erwähnten Druckluftinjektors erläutert.
(Betrieb des ersten Injektorabschnitts)
Die ECU treibt den ersten Injektorabschnitt 1 an, wenn der Kraftstoff in die Zylinder der Kraftmaschine eingespritzt wird.
Wenn die Energiezufuhr zu der ersten Spule 31 durch die ECU gestartet wird, dann wird der erste bewegbare Kern 27 durch die elektromagnetische Kraft nach oben angezogen. Wenn die elektromagnetische Kraft größer als die an der ersten Nadel 5 anliegende Ventilschließkraft wird, dann wird der erste bewegbare Kern 27 nach oben gehoben, d. h., die mit dem ersten bewegbaren Kern 27 verbundene erste Nadel wird nach oben angehoben. Wenn die erste Nadel 5 von dem Ventilsitz getrennt ist, dann wird der zu dem ersten Düsenloch 26 des ersten Düsenkörpers 4 zugeführte mit Druck beaufschlagte Kraftstoff von der ersten Einspritzöffnung 3 eingespritzt.
Der von der ersten Einspritzöffnung 3 eingespritzte Kraftstoff wird durch die Kraftstoffdüse 48 in die Zentralbohrung 14 des zweiten Injektorabschnitts 2 zugeführt. Mit anderen Worten wird der gesamte Kraftstoff von dem ersten Injektorabschnitt 1 in die Zentralbohrung 14 des zweiten Injektorabschnitts 2 mittels der Kraftstoffdüse 48 zugeführt.
Wenn die Energiezufuhr zu der ersten Spule 31 durch die ECU unterbrochen wird, dann verschwindet die den ersten bewegbaren Kern 47 nach oben anziehende elektromagnetische Kraft. Dann startet der erste bewegbare Kern 27 ebenso wie die erste Nadel 5 die Abwärtsbewegung durch die Federkraft der ersten Feder 23. Wenn die erste Nadel 5 auf dem Ventilsitz aufsitzt, dann wird die Verbindung zwischen dem ersten Düsenloch 26 und der ersten Einspritzöffnung 3 unterbrochen, um dadurch die Kraftstoffeinspritzung von der ersten Einspritzöffnung 3 zu stoppen, d. h., die Kraftstoffzufuhr in die Zentralbohrung 14 des zweiten Injektorabschnitts 2 wird gestoppt.
(Betrieb des zweiten Injektorabschnitts)
Die ECU treibt den zweiten Injektorabschnitt 2 zusätzlich zu dem ersten Injektorabschnitt 1 an, wenn der Kraftstoff in die Zylinder der Kraftmaschine eingespritzt wird.
Wenn die Energiezufuhr zu der zweiten Spule 53 durch die ECU gestartet wird, dann wird der zweite bewegbare Kern 46 durch die elektromagnetische Kraft nach unten angezogen. Wenn die elektromagnetische Kraft größer als die an der zweiten Nadel 9 anliegende Ventilschließkraft wird, dann wird der zweite bewegbare Kern 46 nach unten bewegt, d. h., die mit dem zweiten bewegbaren Kern 46 verbundene zweite Nadel 9 wird nach unten bewegt. Wenn der an dem vorderen Ende der zweiten Nadel 9 ausgebildete Ventilabschnitt 51 von der Ventilsitzfläche der zweiten Einspritzöffnung 7 getrennt wird, dann wird das untere Ende des Luftdurchlasses 11 mit dem Inneren des Zylinders der Kraftmaschine in Verbindung gebracht. Dann wird der in der Zentralbohrung 14 gesammelte flüssige Kraftstoff durch die zweite Einspritzöffnung 7 ins Innere des Zylinders zusammen mit der in den zweiten Injektorabschnitt 2 geladenen Druckluft eingespritzt.
Der vorstehend erwähnte Betrieb wird ferner unter Bezugnahme auf 2A und 2B erläutert.
Wenn die zweite Einspritzöffnung 7 offen ist, dann strömt die in den Luftdurchlass 11 geladene Druckluft durch die zweite Einspritzöffnung 7 in den Zylinder. Der Luftstrom von der oberen Seite des Venturiabschnitts 12 in Richtung der zweiten Einspritzöffnung 7 wird in dem Luftdurchlass 11 erzeugt und ein solcher Luftstrom wird an dem Venturiabschnitt 12 beschränkt bzw. gedrosselt.
Die den Venturiabschnitt 12 passierende Druckluft nimmt an Geschwindigkeit zu und dann wird ihr Druck verringert.
Infolge der Druckabnahme an dem Venturiabschnitt 12 wird der zu dem Kraftstoffsammelabschnitt 15 zugeführte flüssige Kraftstoff durch die Druckluft (die den Venturiabschnitt 12 passiert) durch die Kraftstoffabgabeöffnung 17 herausgesogen.
Der von der Kraftstoffabgabeöffnung 17 herausgesogene flüssige Kraftstoff wird durch die den Venturiabschnitt 12 passierende Druckluft kontinuierlich aufgeteilt und in die Druckluft gemischt. Der flüssige Kraftstoff wird dann durch die zweite Einspritzöffnung 7 zusammen mit der Druckluft in den Zylinder eingespritzt.
Da der durch die Kraftstoffabgabeöffnung 17 herausgesogene flüssige Kraftstoff mit der Druckluft gemischt wird und durch die zweite Einspritzöffnung 7 eingespritzt wird, ist es möglich, die eingespritzten Kraftstoffpartikel zu Beginn der Kraftstoffeinspritzung von dem zweiten Injektorabschnitt 2 zu zerstäuben.
Wenn die Einspritzung des zu dem zweiten Injektorabschnitt 2 zugeführten flüssigen Kraftstoffs beendet wird, wird die zu der zweiten Spule 53 zugeführte Energie durch die ECU gestoppt. Die elektromagnetische Kraft, die den zweiten bewegbaren Kerns 46 nach unten zieht, verschwindet. Als ein Ergebnis starten der zweite bewegbare Kern 46 sowie die zweite Nadel 9 ihre Aufwärtsbewegung durch die Federkraft der zweiten Feder 39. Wenn der Ventilabschnitt 51 auf der Ventilsitzfläche der zweiten Einspritzöffnung 7 aufsitzt, dann wird die Verbindung zwischen dem Luftdurchlass 11 und dem Inneren des Zylinders unterbrochen, so dass die Kraftstoffeinspritzung von dem zweiten Einspritzabschnitt 7 in den Kraftmaschinenzylinder beendet wird.
(Vorteile des ersten Ausführungsbeispiels)

(1) Gemäß dem Druckluftinjektor sind sowohl der Kraftstoffsammelabschnitt 15 als auch die Kraftstoffabgabeöffnung 17 um den gesamten Umfang der zweiten Nadel 9 herum vorgesehen, um den flüssigen Kraftstoff in die den Venturiabschnitt 12 passierende Druckluft zuzuführen.

Gemäß einem solchen Aufbau ist es möglich, den flüssigen Kraftstoff von der Kraftstoffabgabeöffnung 17 nicht nur zu „der den Venturiabschnitt 12 nahe der Kraftstoffauslässe der Verbindungslöcher 16 passierenden Druckluft” sondern zudem zu „der den Venturiabschnitt 12, der von den Kraftstoffauslässen der Verbindungslöcher 16 entfernt (weg) ist, passierenden Druckluft” gleichmäßig zuzuführen. Mit anderen Worten ist es möglich, den flüssigen Kraftstoff zu der gesamten den Venturiabschnitt 12 passierenden Druckluft gleichmäßig zuzuführen.
Als ein Ergebnis ist es möglich, ein ungleichmäßiges Mischen des von der zweiten Einspritzöffnung 7 eingespritzten Kraftstoff und der Druckluft zu unterdrücken und dadurch das Zerstäuben des flüssigen Kraftstoffs zu verbessern, der von der zweiten Einspritzöffnung 7 in einem Zustand eingespritzt wird, in dem der flüssige Kraftstoff mit der Druckluft gemischt wird.

(2) Gemäß dem Druckluftinjektor des ersten Ausführungsbeispiels gilt A ≥ B, wobei „A” die Gesamtsumme der Durchlassflächen der Verbindungslöcher 16 ist und „B” die Gesamtsumme der Durchlassflächen der Kraftstoffabgabeöffnung 17 ist.

Gemäß einem solchen Aufbau ist „eine Kapazität der Verbindungslöcher 16 für den Kraftstoffstrom” gleich oder größer als „eine Kapazität der Kraftstoffabgabeöffnung 17 für den Kraftstoffstrom”. Daher ist es möglich, den flüssigen Kraftstoff zu dem gesamten Umfang des Kraftstoffsammelabschnitts 15 zuzuführen und dadurch den flüssigen Kraftstoff von dem gesamten Umfang der Kraftstoffabgabeöffnung 17 zu der den Venturiabschnitt 12. passierenden Druckluft zuzuführen.

(3) Gemäß dem Druckluftinjektor des ersten Ausführungsbeispiels ist die Kraftstoffabgabeöffnung 17 durch den kleinen Schlitz um die Gesamtfläche des Kraftstoffsammelabschnitts 12 ausgebildet, wobei der Schlitz den konstanten Abstand in der Achsrichtung entlang der Kraftstoffabgabeöffnung 17 hat.

Als ein Ergebnis wird es einfacher, den Nadelkörper 61 und das Rohrelement 62 herzustellen, wodurch eine Kostenzunahme für die zweite Nadel 9 unterdrückt wird.

(4) Gemäß dem Druckluftinjektor des ersten Ausführungsbeispiels ist die Kraftstoffabgabeöffnung 17 mit dem Venturiabschnitt 12 in Verbindung, so dass der Kraftstoff durch den Venturieffekt zu „der den Venturiabschnitt 12 passierenden Druckluft” herausgesogen wird. Es ist daher möglich, die Kraftstoffpartikel selbst zu Beginn der Kraftstoffeinspritzung zu zerstäuben.
(5) Gemäß dem Druckluftinjektor des ersten Ausführungsbeispiels ist der kleine Schlitz (der Spalt in der Achsrichtung) der Kraftstoffabgabeöffnung 17 so klein gefertigt, dass der zu dem Kraftstoffsammelabschnitt 15 zugeführte flüssige Kraftstoff nicht vor dem Öffnen des Ventils der zweiten Einspritzöffnung 7 zu dem Luftdurchlass 11 auslaufen kann.

Da die Kraftstoffabgabeöffnung 17 um den gesamten Umfang der zweiten Nadel 9 (genauer gesagt um den gesamten Umfang des Venturi bildenden Abschnitts 13) ausgebildet ist, kann die Gesamtsumme „B” der Durchlassfläche der Kraftstoffabgabeöffnung 17 größer gemacht werden.
Andererseits, kann in dem Fall, dass der kleine Schlitz der Kraftstoffabgabeöffnung 17 klein gefertigt ist, der flüssige Kraftstoff selbst dann nicht von der Kraftstoffabgabeöffnung 17 auslaufen, wenn der Innendurchmesser des Verbindungslochs 16 größer gefertigt ist. Das heißt, es ist möglich, die Gesamtsumme „A” der Durchlassflächen der Verbindungslöcher 16 größer zu fertigen.
Gemäß einem solchen Aufbau ist es möglich, die Gesamtsumme „A” der Durchlassflächen der Verbindungslöcher 16 ebenso wie die Gesamtsumme „B” der Durchlassfläche der Kraftstoffabgabeöffnung 17 selbst dann größer zu fertigen, wenn der flüssige Kraftstoff durch „die den Venturiabschnitt 12 passierenden Druckluft” herausgesogen wird. Daher kann eine Kapazität zum Zuführen des flüssigen Kraftstoffs der Zentralbohrung 14 zu dem Luftdurchlass 11 erhöht werden.
Als ein Ergebnis ist es möglich, den flüssigen Kraftstoff innerhalb einer kürzeren Zeitspanne von der Zentralbohrung 14 herauszusaugen. Ferner ist es möglich, die Situation zu vermeiden, gemäß der der flüssige Kraftstoff in der Zentralbohrung 14 verbleiben kann.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Es wird ein zweites Ausführungsbeispiel beschrieben. Die gleichen Bezugszeichen werden in der folgenden Erläuterung zum Bezeichnen jener Teile oder Abschnitte verwendet, welche die gleichen oder ähnliche wie jene des ersten Ausführungsbeispiels sind, obwohl eine Zeichnung für das zweite Ausführungsbeispiel dieser Beschreibung nicht beiliegt.
In der zweiten Nadel 9 des vorherigen Ausführungsbeispiels ist das Rohrelement 62 an den Nadelkörper 61 angebracht, um den ringförmigen Raum für den Kraftstoffsammelabschnitt 15 und den kleinen Schlitz für die Kraftstoffabgabeöffnung 17 zu bilden.
Gemäß der zweiten Nadel 9 des zweiten Ausführungsbeispiels ist die zweite Nadel 9 in zwei Teile geteilt, d. h. einen oberen Teil (eine obere Nadel), in welcher die Zentralbohrung 14 ausgebildet ist, und in einen unteren Teil (eine untere Nadel), in welchem der Ventilabschnitt 51 (zum Öffnen und Schließen der zweiten Einspritzöffnung 7) ausgebildet ist, wobei der obere Teil und der untere Teil in der Achsrichtung aneinander gekoppelt sind, um den ringförmigen Raum für den Kraftstoffsammelabschnitt 15 und den kleinen Schlitz für die Kraftstoffabgabeöffnung 17 zu bilden.
Der obere und der untere Teil können miteinander mittels wohlbekannter Verfahren, etwa einem Schweißverfahren oder mittels Befestigungsmittel, etwa Bolzen, Schrauben oder dergleichen verbunden werden.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
Es wird ein drittes Ausführungsbeispiel erläutert. Eine Zeichnung für das dritte Ausführungsbeispiel liegt dieser Beschreibung nicht bei.
In dem vorgenannten ersten Ausführungsbeispiel hat der kleine Schlitz für die Kraftstoffabgabeöffnung 17, welche um den gesamten Umfang der zweiten Nadel 9 herum ausgebildet ist, den konstanten Abstand in der Achsrichtung zwischen dem ausgestülpten (evaginierten) Abschnitt (dem unteren Teil des Venturi bildenden Abschnitts 13) und dem unteren Abschnitt des Rohrelements 62.
Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist jedoch

(i) der kleine Schlitz nahe dem Kraftstoffauslass des Verbindungslochs 16 so gefertigt, dass er kleiner ist; und
(ii) der kleine Schlitz, der von dem Kraftstoffauslass des Verbindungslochs 16 beabstandet (weg) ist, so gefertigt, dass er allmählich größer wird, wenn ein Abstand von dem Kraftstoffauslass des Verbindungslochs größer wird.

Gemäß dem vorstehenden Aufbau (i) wird ein Fluidwiderstand der Kraftstoffabgabeöffnung 17 an einem Abschnitt näher an dem Kraftstoffauslass des Verbindungslochs 16 größer, und (ii) ein Fluidwiderstand der Kraftstoffabgabeöffnung 17 wird an einem Abschnitt, dessen Abstand von dem Kraftstoffauslass des Verbindungslochs 16 größer ist, kleiner.
Als ein Ergebnis ist es möglich, den flüssigen Kraftstoff gleichmäßig von dem gesamten Umfang der zweiten Nadel 9 zu der den Venturiabschnitt 12 passierenden Druckluft gleichmäßig zuzuführen. Dadurch ist es möglich, ein ungleichmäßiges Gemisch aus Kraftstoff und Luft zu unterdrücken, welches von der zweiten Injektoröffnung 7 eingespritzt wird.
(Viertes Ausführungsbeispiel)
Unter Bezugnahme auf 4A und 4B wird ein viertes Ausführungsbeispiel erläutert.
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist, wie dies in 2A und 2B gezeigt ist, die Kraftstoffabgabeöffnung 17 um den Kraftstoffsammelabschnitt 15 herum ausgebildet (d. h., vollständig entlang des Umfangs des Kraftstoffsammelabschnitts 15).
Gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel ist jedoch, wie dies in 4A und 4B gezeigt ist, eine Sperrwand 63 an jeder Vorderseite (d. h. an dem Kraftstoffauslass) des jeweiligen Verbindungslochs 16 vorgesehen, so dass die Kraftstoffabgabeöffnung 17 durch die Sperrwände 63 in der Radialrichtung geschlossen ist.
Da genauer gesagt gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel die Kraftstoffabgabeöffnung 17 um den Kraftstoffsammelabschnitt 15 herum (an dem gesamten Umfang des Kraftstoffsammelabschnitts 15) ausgebildet ist, ist es wahrscheinlich, dass eine Menge des Kraftstoffstroms durch einen solchen Abschnitt der Kraftstoffabgabeöffnung 17 ansteigt, welcher sich an einer Vorderseite eines jeden Verbindungslochs 16 befindet. Als ein Ergebnis kann in der Umfangsrichtung ein Kraftstoffgradient (ein fetter Kraftstoffanteil und ein magerer Kraftstoffanteil) erzeugt werden. Ein Anteil des mit Luft durchmischten Kraftstoffs, welcher durch die Druckluft, die den sich an der Vorderseite des Verbindungslochs 16 befindlichen Venturiabschnitt passiert, und den Kraftstoff von der Kraftstoffabgabeöffnung 17 gebildet wird, ist fetter hinsichtlich des Kraftstoffanteils. Daher kann eine Gefahr darin bestehen, dass ein Zerstäuben der flüssigen Kraftstoffpartikel verschlechtert wird.
Gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel ist die Sperrwand 63 vorgesehen, um das Zerstäuben der flüssigen Kraftstoffpartikel zu verbessern, wobei jede der Sperrwände 63 in einer solchen Art und Weise einstückig mit dem Rohrelement 62 ausgebildet ist, dass sich die Sperrwand 63 von dem unteren Ende des Rohrelements 62 nach unten erstreckt. Das Rohrelement 62 ist an den Nadelkörper 61 derart angebracht, dass jede Sperrwand 63 an der Vorderseite des jeweiligen Verbindungslochs 16 angeordnet ist.
Gemäß dem vorstehend erwähnten Aufbau ist es möglich, eine solche Situation zu vermeiden, bei der der flüssige Kraftstoff, der von dem Verbindungsloch 16 heraus fließt und größere Kraftstoffpartikel hat, direkt durch die Kraftstoffabgabeöffnung 17 in die Druckluft eingespritzt wird. Daher kann die Verschlechterung in der Zerstäubung des flüssigen Kraftstoffs vermieden werden.
Genauer gesagt wird der flüssige Kraftstoff in der Links-und-Rechts-Richtung verteilt, so dass der flüssige Kraftstoff zerstäubt wird, wenn der flüssige Kraftstoff, der aus dem Verbindungsloch 16 heraus geströmt ist, auf die Sperrwand 63 prallt. Dann wird ein solcher zerstäubter flüssiger Kraftstoff mit der Druckluft gemischt, wodurch das Mischen des Kraftstoffs mit der Druckluft verbessert wird.
Als ein Ergebnis wird die Zerstäubung des flüssigen Kraftstoffs verbessert, der von der zweiten Einspritzöffnung 7 eingespritzt wird.
(Fünftes Ausführungsbeispiel)
Unter Bezugnahme auf 5A und 5B wird ein fünftes Ausführungsbeispiel beschrieben.
Gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel ist, wie in 4B gezeigt ist, jede der Sperrwände 63 bei einem rechten Winkel zu einer Richtung des Verbindungslochs 16 angeordnet.
Gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel ist, wie dies in 5B gezeigt ist, jede der Sperrwände 63 in einer Umfangsrichtung, die senkrecht zu (bei dem rechten Winkel zu) der Richtung des Verbindungslochs 16 steht, geneigt. Jede Sperrwand 63 ist in der gleichen Richtung geneigt.
Genauer gesagt ist jede Sperrwand 63 einstückig mit dem Rohrelement 62 auf die gleiche Weise wie bei dem vierten Ausführungsbeispiel ausgebildet, bei dem sich die Sperrwand 63 von dem unteren Ende des Rohrelements 62 nach unten erstreckt. Jede Sperrwand 63 ist durch Pressarbeit oder dergleichen in der gleichen Richtung geneigt. Das Rohrelement 62 ist derart an dem Nadelkörper 61 angebracht, dass jede (geneigte) Sperrwand 63 an der Vorderseite des jeweiligen Verbindungslochs 16 angeordnet ist.
Wenn der flüssige Kraftstoff, der von dem Verbindungsloch 13 ausgeströmt ist, mit der geneigten Sperrwand 63 kollidiert, dann wird als ein Ergebnis die Richtung des flüssigen Kraftstoffs so gesteuert, dass ein Wirbelstrom in dem flüssigen Kraftstoffstrom erzeugt wird. Der wirbelnde flüssige Kraftstoff (der durch die Kollision zerstäubte flüssige Kraftstoff) wird mit der Druckluft gemischt. Dadurch wird das Mischen des Kraftstoffs mit der Luft vereinfacht.
Zusätzlich zu dem Vorteil des vierten Ausführungsbeispiels wird gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel das Zerstäuben des flüssigen Kraftstoffs, der von der zweiten Einspritzöffnung 7 eingespritzt wird, als ein Ergebnis dessen weiter vereinfacht, dass das Mischen des Kraftstoffs mit der Luft vereinfacht wird.
(Sechstes Ausführungsbeispiel)
Ein sechstes Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf 6A, 6B und 6C erläutert.
Gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel sind mehrere Rippenelemente (die auch als eine Einspritzöffnungsrippe bezeichnet werden) 64 entlang des gesamten Umfangs der oder an einem Abschnitt der Kraftstoffabgabeöffnung 17 vorgesehen, um einen Wirbelstrom in dem die Kraftstoffabgabeöffnung 17 passierenden flüssigen Kraftstoff zu erzeugen.
Genauer gesagt ist jede der Einspritzöffnungsrippen 64 durch Pressarbeit oder dergleichen gefertigt und an dem unteren Ende des Rohrelements 62 angeordnet. Wenn das Rohrelement 62 an dem Nadelkörper 61 angebracht wird, dann werden die Einspritzöffnungsrippen 64 in der Achsrichtung zwischen dem Rohrelement 62 und dem Nadelkörper 61 und um die Gesamtfläche der Kraftstoffabgabeöffnung 17 angeordnet.
Obwohl die Einspritzöffnungsrippen 64 um den Gesamtumfang der Kraftstoffabgabeöffnung 17 gemäß dem in 6C gezeigten sechsten Ausführungsbeispiel angeordnet sind, können die Einspritzöffnungsrippen 64 an einem Abschnitt der Kraftstoffabgabeöffnung 17 angeordnet sein. In einem solchen Fall können die Einspritzöffnungsrippen 64 vorzugsweise an solchen Abschnitten angeordnet sein, welche die Vorderseiten der Verbindungslöcher 16 sind.
Gemäß dem vorstehend erwähnten Aufbau ist es möglich, den Wirbelstrom für den die Kraftstoffabgabeöffnung 17 passierenden flüssigen Kraftstoff zu erzeugen, um dadurch das Mischen des Kraftstoffs mit der Luft zu vereinfachen. Dementsprechend wird das Zerstäuben des von der zweiten Einspritzöffnung 7 eingespritzten flüssigen Kraftstoffs weiter vereinfacht.
(Siebtes Ausführungsbeispiel)
Ein siebtes Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf 7A und 7B erläutert.
Gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel sind in dem Kraftstoffsammelabschnitt 15 mehrere Rippenelemente (die auch als eine Innenrippe bezeichnet werden) 65 vorgesehen, um in dem die Kraftstoffabgabeöffnung 17 passierenden flüssigen Kraftstoff einen Wirbelstrom zu erzeugen.
Die Innenrippen 65 sind durch Pressarbeit oder dergleichen aus einem dünnen Metallblech gefertigt. Die Innenrippen 65 sind in der Radialrichtung der zweiten Nadel 9 zwischen dem Nadelkörper 61 und dem Rohrelement 62 angeordnet. Es ist nicht immer erforderlich, die Innenrippen 65 als ein von dem Nadelkörper 61 oder dem Rohrelement 62 getrenntes Element auszubilden. Die Innenrippen 65 können mit dem Nadelkörper 61 oder dem Rohrelement 62 einstückig ausgebildet sein.
In dem Kraftstoffsammelabschnitt 15 gibt es einen Raum für die Innenrippen 65 und einen anderen Raum, der nicht für die Innenrippen 65 dient.
Der Raum für die Innenrippen 65 ist ein Raum an der unteren Seite, der mit der Kraftstoffabgabeöffnung 17 so verbunden ist, dass die Fließrichtung des flüssigen Kraftstoffs durch die Innenrippen 65 geändert wird, und dass der flüssige Kraftstoff durch die Kraftstoffabgabeöffnung 17 abgegeben wird.
Der Raum, der nicht für die Innenrippen 65 ist, ist ein ringförmiger Raum an der oberen Seite, der mit den Verbindungslöchern 16 in Verbindung ist, so dass der flüssige Kraftstoff von den Verbindungslöchern 16 zu dem gesamten Umfangsabschnitt des Kraftstoffsammelabschnitts 15 zugeführt wird.
Wie vorstehend wird durch die Innenrippen 65 der Wirbelstrom in dem flüssigen Kraftstoff erzeugt, der den Kraftstoffsammelabschnitt 15 passiert. Das heißt, der Wirbelstrom wird in dem die Kraftstoffabgabeöffnung 17 passierenden flüssigen Kraftstoff erzeugt, um dadurch das Mischen des wirbelnden Kraftstoffs mit der Druckluft zu vereinfachen. Als ein Ergebnis wird das Zerstäuben des von der zweiten Einspritzöffnung 7 eingespritzten flüssigen Kraftstoffs weiter vereinfacht.
Die Erfindung des vorstehenden siebten Ausführungsbeispiels kann mit jeder der Erfindungen des ersten bis sechsten Ausführungsbeispiels kombiniert werden.
(Achtes Ausführungsbeispiel)
Unter Bezugnahme auf 8A und 8B wird ein achtes Ausführungsbeispiel erläutert.
Die Verbindungslöcher 16 des achten Ausführungsbeispiels sind als exzentrische Verbindungslöcher 66 ausgebildet, die bezüglich einer Mitte der zweiten Nadel 9 exzentrisch sind.
Jedes der exzentrischen Verbindungslöcher 66, die in dem Nadelkörper 61 ausgebildet sind, ist mit Bezug auf die Mitte der zweiten Nadel 9 in der gleichen Richtung exzentrisch und erstreckt sich in einer tangentialen Richtung der Innenumfangsfläche der Zentralbohrung 14. Dadurch wird in dem Kraftstoffsammelabschnitt 15 ein Wirbelstrom des flüssigen Kraftstoffs erzeugt. Da der Wirbelstrom des flüssigen Kraftstoffs in dem Kraftstoffsammelabschnitt 15 durch die mehreren exzentrischen Verbindungslöcher 16 (66) erzeugt wird, wird der Wirbelstrom ebenso in dem die Kraftstoffabgabeöffnung 17 passierenden flüssigen Kraftstoff erzeugt, um dadurch das Mischen des wirbelnden Kraftstoffs mit der Druckluft zu vereinfachen. Als ein Ergebnis wird das Zerstäuben des von der zweiten Einspritzöffnung 7 eingespritzten flüssigen Kraftstoffs weiter vereinfacht.
Als ein Ergebnis dessen, dass der Wirbelstrom in dem flüssigen Kraftstoff in dem Kraftstoffsammelabschnitt 15 erzeugt wird, kann der flüssige Kraftstoff zusätzlich in dem Kraftstoffsammelabschnitt 15 weit ausgebreitet werden, so dass eine ungleichmäßige Zufuhr des flüssigen Kraftstoffs zu der Kraftstoffabgabeöffnung 17 unterdrückt werden kann. Es ist daher möglich, eine solche Situation zu vermeiden, bei der der Kraftstoffgradient (der Anteil mit fettem Kraftstoff und der Anteil mit magerem Kraftstoff) in der Umfangsrichtung der zweiten Nadel erzeugt werden kann.
Die Erfindung des vorgenannten achten Ausführungsbeispiels kann mit jeder Erfindung des ersten bis siebten Ausführungsbeispiels kombiniert werden.
(Neuntes Ausführungsbeispiel)
Unter Bezugnahme auf 9A und 9B wird ein neuntes Ausführungsbeispiel erläutert.
Die Verbindungslöcher 16 des neunten Ausführungsbeispiels sind als geneigte Verbindungslöcher 67 ausgebildet, die bezüglich der Radialrichtungen der zweiten Nadel 9 geneigt sind.
Genauer gesagt ist jedes Verbindungsloch 16 (67) als ein gekrümmtes Loch ausgebildet, um einen stärkeren Wirbel des flüssigen Kraftstoffs in dem Kraftstoffsammelabschnitt 15 zu erzeugen. Jedes Verbindungsloch 16 (67) erstreckt sich (krümmt sich) in der gleichen Richtung.
Auf die gleiche Weise wie bei dem achten Ausführungsbeispiel kann der Wirbelstrom des flüssigen Kraftstoffs in dem Kraftstoffsammelabschnitt 15 erzeugt werden und dadurch wird der Wirbelstrom in dem die Kraftstoffabgabeöffnung 17 passierenden flüssigen Kraftstoff erzeugt, um dadurch das Zerstäuben des von der zweiten Einspritzöffnung 7 eingespritzten flüssigen Kraftstoffs weiter zu vereinfachen.
Infolge des Wirbelstroms des flüssigen Kraftstoffs in dem Kraftstoffsammelabschnitt 15 kann der flüssige Kraftstoff zusätzlich in dem Kraftstoffsammelabschnitt 15 weit ausgebreitet werden, so dass eine ungleichmäßige Zufuhr des flüssigen Kraftstoffs zu der Kraftstoffsammelöffnung 17 unterdrückt werden kann. Es ist daher ebenso möglich, eine solche Situation zu vermeiden, bei der der Kraftstoffgradient (der Anteil fetten Kraftstoffs und der Anteil mageren Kraftstoffs) in der Umfangsrichtung der zweiten Nadel 9 erzeugt werden kann.
Die Erfindung des vorgenannten neunten Ausführungsbeispiels kann mit einer Erfindung des vorgenannten ersten bis achten Ausführungsbeispiels kombiniert werden.
(Zehntes Ausführungsbeispiel)
Unter Bezugnahme auf 10A und 10B wird ein zehntes Ausführungsbeispiel beschrieben.
Gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel ist ein konischer Abschnitt 68 entlang einer gesamten Länge des (oder an einem Teil des) Verbindungslochs 16 ausgebildet, welches den exzentrischen Löchern aus 8B oder den geneigten Löchern aus 9B entsprechen kann. Eine Durchlassfläche des Verbindungslochs 16, das den konischen Abschnitt 68 hat, nimmt von der Einlassseite zu der Auslassseite der zweiten Nadel 9 allmählich zu.
Genauer gesagt ist der konische Abschnitt 68 an der gesamten Länge des Verbindungslochs 16 so ausgebildet, dass die Durchlassfläche von dem inneren Ende (das zu der Zentralbohrung 14 öffnet) zu dem äußeren Ende (das zu dem Kraftstoffsammelabschnitt 15 öffnet) kontinuierlich zunimmt.
Der durch das Verbindungsloch 16 hindurchströmende flüssige Kraftstoff wird gegen eine Innenwand des konischen Abschnitts 68 gedrückt und entlang der konischen Fläche in Form eines Flüssigkeitsfilms weit ausgebreitet. Als ein Ergebnis wird die Scheerfläche des Kraftstoffs in Form des Flüssigkeitsfilms vergrößert und mit der Umgebungsluft gemischt. Wie vorstehend wird das Mischen des Kraftstoffs mit der Luft in dem konischen Abschnitt 68 vereinfacht. Wenn mit anderen Worten der Kraftstoff in dem Verbindungsloch 16 strömt, dann wird das Mischen des Kraftstoffs mit der Luft vereinfacht. Folglich wird das Zerstäuben des von der zweiten Einspritzöffnung 7 eingespritzten flüssigen Kraftstoffs vereinfacht.
Die Erfindung des vorgenannten zehnten Ausführungsbeispiels kann mit jeder Erfindung der vorgenannten ersten bis neunten Ausführungsbeispiele kombiniert werden.
(Weitere Modifikationen)
In den vorgenannten Ausführungsbeispielen ist die Kraftstoffabgabeöffnung 17 als der kleine Schlitz (Spalt) ausgebildet. Jedoch kann die Kraftstoffabgabeöffnung 17 aus mehreren Löchern bestehen (die den Kraftstoffsammelabschnitt 15 mit der Außenseite des Injektors verbinden). Mit anderen Worten können in der Umfangsrichtung des Kraftstoffsammelabschnitts 15 mehrere Durchgangslöcher angeordnet sein, so dass die gleichen Vorteile wie bei den vorgenannten Ausführungsbeispielen erhalten werden können.
In den vorgenannten Ausführungsbeispielen strömt die Druckluft nicht durch den zweiten bewegbaren Kern 46 sondern durch die Zentralbohrung 14 der zweiten Nadel 9 und die Querlöcher 49, so dass die Druckluft zu der unteren Seite des zweiten bewegbaren Kerns 46 zugeführt wird. Der Aufbau zum Zuführen der Druckluft sollte nicht auf jene beschränkt werden, die in den Ausführungsbeispielen gezeigt sind. Ein Durchlass oder eine Nut kann in der Innenseite oder an einem Außenumfang des zweiten bewegbaren Kerns 46 ausgebildet sein, um die Druckluft von der oberen Seite zu der unteren Seite des bewegbaren Kerns 46 zuzuführen, so dass die Druckluft durch den zweiten bewegbaren Kern 46 zu dem Luftdurchlass 11 zugeführt werden kann.
In den vorgenannten Ausführungsbeispielen ist der Kraftstoffauslass der Kraftstoffabgabeöffnung 17 mit dem Venturiabschnitt 12 in Verbindung. Jedoch kann der Kraftstoffauslass der Kraftstoffabgabeöffnung 17 zu jedem anderen Abschnitt als den Venturiabschnitt 12 geöffnet sein. Mit anderen Worten kann der Auslass der Kraftstoffabgabeöffnung 17 zu einem solchen Abschnitt geöffnet sein, bei dem die Druckluft mit hoher Geschwindigkeit strömt, nachdem sie den Venturiabschnitt 12 passiert hat.
In den vorgenannten Ausführungsbeispielen ist der Venturi bildende Abschnitt 13 an der zweiten Nadel 9 ausgebildet. Jedoch kann der Venturi bildende Abschnitt 13 an dem zweiten Düsenkörper 8 ausgebildet sein. Genauer gesagt kann an einer Innenumfangsfläche des zweiten Düsenkörpers 8 ein umgestülpter (evaginierter) Abschnitt ausgebildet sein, so dass der Venturiabschnitt 12 in dem Luftdurchlass 11 ausgebildet ist.
In den vorgenannten Ausführungsbeispielen wird der Druckluftinjektor auf die direkt einspritzende Kraftmaschine angewendet. Jedoch kann der Druckluftinjektor der vorliegenden Erfindung auf eine Kraftmaschine angewendet werden, bei der der Injektor an einem Einlassluftdurchlass zum Einspritzen von Kraftstoff ins Innere des Einlassluftdurchlasses vorgesehen ist.
In den vorgenannten Ausführungsbeispielen wird das elektromagnetische Stellglied 6 auf den ersten Injektorabschnitt 1 angewendet. Jedoch können andere Arten von Stellgliedern, etwa ein piezoelektrisches Stellglied angewendet werden. Auf die gleiche Weise wie oben erwähnt, können auf den zweiten Injektorabschnitt 2 andere Arten von Stellgliedern (beispielsweise das piezoelektrische Stellglied) angewendet werden.
Ein Kraftstoffsammelabschnitt (15) mit ringartiger Form ist an einem Außenumfang einer zweiten Nadel (9) ausgebildet und eine Kraftstoffabgabeöffnung (17) mit ringartiger Form ist an einem Außenumfang des Kraftstoffsammelabschnitts (15) ausgebildet, um flüssigen Kraftstoff von dem Kraftstoffsammelabschnitt (15) in um die zweite Nadel (9) strömende Druckluft einzuspritzen. Der flüssige Kraftstoff wird in einer Umfangsrichtung in die Druckluft weit eingespritzt, so dass ein Zerstäuben des flüssigen Kraftstoffs verbessert wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 10325383 [0004]

Claims

Druckluftinjektor für eine Brennkraftmaschine mit: einem ersten Injektorabschnitt (1), zu dem von einer Außenseite des Injektors mit Druck beaufschlagter, flüssiger Kraftstoff zugeführt wird, wobei der erste Injektorabschnitt (1) aus einem ersten Düsenkörper (4) mit einer ersten Einspritzöffnung (3) zum Einspritzen des flüssigen Kraftstoffs und einer in den ersten Düsenkörper (4) bewegbar untergebrachten ersten Nadel (5) zum Öffnen und Schließen der ersten Einspritzöffnung (3) besteht, und einem zweiten Injektorabschnitt (2), dem von der Außenseite des Injektors Druckluft zugeführt wird, wobei der zweite Injektorabschnitt (12) aus einer zweiten Injektoröffnung (7) zum Einspritzen des von dem ersten Injektorabschnitt (1) eingespritzten flüssigen Kraftstoffs zusammen mit der Druckluft, einer zweiten Nadel (9) zum Öffnen und Schließen der zweiten Einspritzöffnung (7) und einem zweiten Düsenkörper (8) zum bewegbaren Unterbringen der zweiten Nadel (9) besteht, wobei die zweite Nadel (9) folgendes aufweist: eine Zentralbohrung (14), die in der zweiten Nadel (9) ausgebildet ist und dazu dient, den flüssigen von dem ersten Injektorabschnitt (1) aufzunehmen; einen Kraftstoffsammelabschnitt (15) mit ringartiger Form, der um einen Außenumfang der zweiten Nadel (9) ausgebildet ist; ein Kraftstoffverbindungsloch (16) zum Verbinden der Zentralbohrung (14) mit dem Kraftstoffsammelabschnitt (15); und einer Kraftstoffabgabeöffnung (17), die um den Kraftstoffsammelabschnitt (15) herum ausgebildet ist und dazu dient, den Kraftstoff zu der entlang des Außenumfangs der zweiten Nadel (9) strömenden Druckluft abzugeben.
Druckluftinjektor gemäß Anspruch 1, wobei A ≥ B ist, wobei „A” eine Gesamtsumme einer Durchlassfläche des Verbindungslochs (16) ist, und „B” eine Gesamtsumme der Durchlassfläche der Kraftstoffabgabeöffnung (17) ist.
Druckluftinjektor gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die zweite Nadel (9) aus einem Nadelkörper (61), in welchem sowohl die Zentralbohrung (14) als auch das Verbindungsloch (16) ausgebildet ist, und aus einem an dem Außenumfang des Nadelkörpers (61) angebrachten Rohrelement (62) besteht, wobei der Kraftstoffsammelabschnitt (15) mit der ringartigen Form in einer Radialrichtung der zweiten Nadel (9) zwischen dem Nadelkörper (61) und dem Rohrelement (62) ausgebildet ist, und ein kleiner Schlitz für die Kraftstoffabgabeöffnung (17) in einer Achsrichtung der zweiten Nadel (9) zwischen dem Nadelkörper (61) und dem Rohrelement (62) ausgebildet ist.
Druckluftinjektor gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die zweite Nadel (9) aus einem oberen Nadelabschnitt, in welchem die Zentralbohrung (14) ausgebildet ist, und aus einem unteren Nadelabschnitt besteht, an welchem ein Ventilabschnitt (51) zum Öffnen und Schließen der zweiten Einspritzöffnung (7) ausgebildet ist, wobei der obere Nadelabschnitt und der untere Nadelabschnitt in einer Achsrichtung der zweiten Nadel (9) miteinander verbunden sind, wobei der Kraftstoffsammelabschnitt (15) mit der ringartigen Form in einer Radialrichtung der zweiten Nadel (9) zwischen dem oberen und dem unteren Nadelabschnitt ausgebildet ist, und ein kleiner Schlitz für die Kraftstoffabgabeöffnung (17) in der Achsrichtung der zweiten Nadel (9) zwischen dem oberen und dem unteren Nadelabschnitt ausgebildet ist.
Druckluftinjektor gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei der kleine Schlitz für die Kraftstoffabgabeöffnung (17) einen konstanten Abstand in der Achsrichtung entlang des gesamten Umfangs der zweiten Nadel (9) hat.
Druckluftinjektor gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei der kleine Schlitz für die Kraftstoffabgabeöffnung (17) in der Nähe des Kraftstoffauslasses des Verbindungslochs (16) einen minimalen Abstand in der Achsrichtung hat, und der Abstand des kleinen Schlitzes mit länger werdender Strecke von dem Kraftstoffauslass des Verbindungslochs (16) allmählich größer wird.
Druckluftinjektor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner mit: einem Luftdurchlass (11), der zwischen der zweiten Nadel (9) und dem zweiten Düsenkörper (8) ausgebildet ist, so dass die Druckluft in dem Luftdurchlass (11) zu der zweiten Einspritzöffnung (7) strömt, wenn die zweite Einspritzöffnung (7) offen ist, einem Venturiabschnitt (12), der in dem Luftdurchlass (11) ausgebildet ist, um die Druckluft zu drosseln, die den Venturiabschnitt (12) passiert, wenn sie in Richtung der zweiten Einspritzöffnung (7) strömt, wenn die zweite Einspritzöffnung (7) offen ist, wobei ein Kraftstoffauslassabschnitt der Kraftstoffabgabeöffnung (7) mit dem Venturiabschnitt (12) in Verbindung ist, so dass der Kraftstoff in dem Kraftstoffsammelabschnitt durch die den Venturiabschnitt (12) passierende Druckluft herausgesaugt wird.
Druckluftinjektor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Kraftstoffabgabeöffnung (17) entlang eines Gesamtumfangs des Kraftstoffsammelabschnitts (15) ausgebildet ist.
Druckluftinjektor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner mit: einer Sperrwand (63), die an einem Frontabschnitt ausgebildet ist, der dem Kraftstoffauslass des Verbindungslochs (16) gegenüberliegt, um den Kraftstoffauslassabschnitt der Kraftstoffabgabeöffnung (17) teilweise zu schließen.
Druckluftinjektor gemäß Anspruch 9, wobei die Sperrwand (63) mit Bezug auf eine Umfangsrichtung der Kraftstoffabgabeöffnung (17) geneigt ist.
Druckluftinjektor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner mit: einer Einspritzöffnungsrippe (64), die zumindest in einem Abschnitt der Kraftstoffabgabeöffnung (17) ausgebildet ist, um in dem durch die Kraftstoffabgabeöffnung (17) strömenden flüssigen Kraftstoff einen Wirbelstrom zu erzeugen.
Druckluftinjektor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, ferner mit: einer Innenrippe (65), die in dem Kraftstoffsammelabschnitt (15) vorgesehen ist, um in dem durch den Kraftstoffsammelabschnitt (15) strömenden flüssigen Kraftstoff einen Wirbelstrom zu erzeugen.
Druckluftinjektor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Verbindungsloch (16, 66) mit Bezug auf eine Mitte der zweiten Nadel (9) exzentrisch ist.
Druckluftinjektor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Verbindungsloch (16, 67) mit Bezug auf eine Radialrichtung der zweiten Nadel (9) geneigt ist.
Druckluftinjektor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei an zumindest einem Teil des Verbindungslochs (16) ein konischer Abschnitt (68) ausgebildet ist, so dass dessen Durchlassfläche in Richtung des Kraftstoffauslasses allmählich zunimmt.