DE102011004256A1

DE102011004256A1 - Kraftstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE102011004256A1
Application number: DE102011004256A
Authority: DE
Inventors: Hiroaki Aichi-pref Nagatomo
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-02-17
Filing date: 2011-02-16
Publication date: 2011-08-18
Also published as: US8430343B2; CN102162417A; JP2011190798A; US20110198419A1; CN102162417B

Abstract

Ein Kraftstoffeinspritzventil hat ein Nadelventil (20, 120, 220, 320) mit einem Eingriffsabschnitt (62a, 62b) und einen bewegbaren Kern (34, 134, 234) mit einem Eingriffsabschnitt (64a, 64b), der mit dem Eingriffsabschnitt des Nadelventils in Eingriff zu bringen ist. Einer von dem Eingriffsabschnitt des Nadelventils und dem Eingriffsabschnitt des bewegbaren Kerns ist durch zwei einander in Achsrichtung gegenüberliegende Innenflächen (24a, 24b, 138b, 142b, 238h, 242a) einer Vertiefung (24, 150, 250) definiert und der Andere Eingriffsabschnitt ist durch zwei Außenflächen (45a, 45b, 124a, 124b, 224a, 224b) eines Vorsprungs (45, 124, 224) definiert, die jeweils den Innenflächen gegenüberliegen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kraftstoffeinspritzventil.
JP-B2-4243610 offenbart ein Kraftstoffeinspritzventil.
Das Kraftstoffeinspritzventil hat ein Nadelventil, das sich in einem Körper hin und her bewegt, einen bewegbaren Kern, ein elektromagnetisches Stellglied zum Anziehen des bewegbaren Kerns und einen Vorspannabschnitt zum Vorspannen des bewegbaren Kerns und des Nadelventils. Das Nadelventil hat die Form einer Stange und öffnet/schließt ein Einspritzloch. Der bewegbare Kern hat eine zylindrische Form und eine Innenfläche des bewegbaren Kerns stützt eine Außenfläche des Nadelventils derart, dass der bewegbare Kern bezüglich des Nadelventils bewegbar ist.
Die Kraftstoffeinspritzung von dem Einspritzloch wird verhindert, falls das Nadelventil in einer Aufsetzrichtung an einen Sitzabschnitt aufsitzt. Die Kraftstoffeinspritzung von dem Einspritzloch wird zugelassen, falls das Nadelventil in einer Trennrichtung von dem Sitzabschnitt getrennt wird.
Der bewegbare Kern hat einen säulenförmigen Hauptabschnitt und eine im Wesentlichen zylinderförmige Hülse, die die gleiche Achse wie die des Hauptabschnitts hat. Sowohl der Hauptabschnitt als auch die Hülse haben ein Durchgangsloch, durch welches ein Schaft des Nadelventils an einer zentralen Stelle bezüglich einer Radialrichtung eingesetzt ist. Der Schaft des Nadelventils hat zwei Flansche, die von der Außenumfangsfläche in der Radialrichtung nach außen vorragen. Die beiden Flansche sind in einem in Achsrichtung beabstandeten Zustand angeordnet. Einer der Flansche ist ein erster Flansch, der sich entgegengesetzt der Hülse befindet. Wenn der erste Flansch mit dem Hauptabschnitt in Kontakt kommt, dann wird der bewegbare Kern daran gehindert, sich bezüglich des Nadelventils in der Trennrichtung zu bewegen. Der andere Flansch ist ein zweiter Flansch, der sich an einer Innenumfangsseite der Hülse befindet und er befindet sich zwischen einer Endfläche des zu der Hülse benachbarten Hauptabschnitts und einer inneren Bodenfläche der Hülse.
Der Vorspannabschnitt hat ein erstes elastisches Element und ein zweites elastisches Element. Das erste elastische Element ist mit dem ersten Flansch in Kontakt und spannt das Nadelventil in der Sitzrichtung vor. Das zweite elastische Element befindet sich zwischen dem zweiten Flansch und der inneren Bodenfläche der Hülse. Das zweite elastische Element spannt den bewegbaren Kern in der Sitzrichtung in einem Zustand vor, in welchem das Nadelventil an dem Sitzabschnitt aufsitzt. Der Körper des Kraftstoffeinspritzventils hat einen Anschlag zum Stoppen einer Bewegung des bewegbaren Kerns in der Sitzrichtung.
Wenn zu dem elektromagnetischen Stellglied keine Elektrizität zugeführt wird, dann wird keine magnetische Anziehungskraft erzeugt und der bewegbare Kern wird durch das zweite elastische Element gegen den Anschlag gedrückt. Der bewegbare Kern ist so gehalten, dass er von dem ersten Flansch beabstandet ist.
Das elektromagnetische Stellglied befindet sich entgegengesetzt des Anschlags und benachbart zu dem bewegbaren Kern. Wenn der bewegbare Kern mit den Anschlag in Kontakt ist, dann ist ein Abstand zwischen dem bewegbaren Kern und dem elektromagnetischen Stellglied größer als ein Abstand zwischen dem bewegbaren Kern und dem ersten Flansch.
Daher kann sich der bewegbare Kern lediglich bewegen, bis der bewegbare Kern mit dem ersten Flansch in Kontakt kommt, wenn die magnetische Anziehungskraft erzeugt wird. Falls der bewegbare Kern mit dem ersten Flansch in Kontakt kommt, kann sich der bewegbare Kern bezüglich des Nadelventils nicht in der Trennrichtung bewegen, so dass sich das Nadelventil zusammen mit dem bewegbaren Kern in der Trennrichtung bewegt. Dadurch wird das Nadelventil von dem Sitzabschnitt getrennt, um einen Kraftstoffdurchlass mit dem Einspritzloch zu verbinden und der von dem Kraftstoffdurchlass zugeführte Kraftstoff wird von dem Einspritzloch eingespritzt.
In einem herkömmlichen Kraftstoffeinspritzventil, das durch elektromagnetische Kraft anzutreiben ist, wird eine Relativbewegung zwischen einem bewegbaren Kern und einem Nadelventil verhindert. Wenn in diesem Fall die durch ein Stellglied erzeugte magnetische Anziehungskraft an dem bewegbaren Kern angelegt wird, dann wird der bewegbare Kern zu dem Stellglied angezogen und das Nadelventil wird in der Trennrichtung bewegt. Wenn das Nadelventil in der Trennrichtung bewegt wird, dann wird durch den bewegbaren Kern die magnetische Anziehungskraft an dem Nadelventil angelegt.
Im Gegensatz dazu ist in dem aus der JP-B2-4243610 bekannten Kraftstoffeinspritzventil die Relativbewegung zwischen dem bewegbaren Kern und dem Nadelventil ermöglicht. Wenn der bewegbare Kern mit dem Nadelventil in Eingriff ist und wenn das Nadelventil von dem Sitzabschnitt getrennt ist, wird daher nicht nur die magnetische Anziehungskraft sondern auch eine Stoßkraft des bewegbaren Kerns an dem Nadelventil aufgebracht. Somit wird die Bewegungsgeschwindigkeit des Nadelventils in der Trennrichtung verglichen mit dem herkömmlichen Kraftstoffeinspritzventil höher.
Falls von dem Kraftstoffdurchlass durch einen zwischen dem Sitzabschnitt und dem dem Sitzabschnitt gegenüberliegenden Nadelventil erzeugten Spalt Kraftstoff zu dem Einspritzloch zugeführt wird, ist der Spalt unmittelbar nachdem das Trennen des Nadelventils von dem Sitzabschnitt anfängt so klein. Zu diesem Zeitpunkt ist ein Druck des in das Einspritzloch strömenden Kraftstoffs sehr niedrig. Mit größer werdendem Spalt wird der Druck des in das Einspritzloch strömenden Kraftstoffs allmählich höher. Wenn der Spalt so klein ist, d. h. unmittelbar nach dem Beginn des Trennens des Nadelventils von dem Sitzabschnitt, kann kein ausreichender Kraftstoff zu dem Einspritzloch zugeführt werden. Falls kein ausreichender Kraftstoff zu dem Einspritzloch zugeführt wird, ist der Druck des in das Einspritzloch strömenden Kraftstoffs niedrig. Zu diesem Zeitpunkt ist eine Geschwindigkeit des von dem Einspritzloch eingespritzten Kraftstoffs langsam und ein Partikeldurchmesser des von dem Einspritzloch eingespritzten Kraftstoffs wird verglichen mit einem Fall groß, in welchem sich das Nadelventil an der von dem Sitzabschnitt am weitesten entfernten Stelle befindet. Der Partikeldurchmesser des Kraftstoffs ist für eine lange Zeitspanne groß, falls die Bewegungsgeschwindigkeit des Nadelventils in der Trennrichtung langsam ist.
Verglichen mit dem herkömmlichen Kraftstoffeinspritzventil ist die Bewegungsgeschwindigkeit des Nadelventils in der Trennrichtung gemäß JP-B2-4243610 höher gemacht, so dass ein Anteil des Kraftstoffs mit relativ großem Partikeldurchmesser kleiner gemacht werden kann.
Zwischen dem bewegbaren Kern und dem ersten Flansch ist kontinuierlich ein vorbestimmter Abstand erforderlich, wenn das Nadelventil auf dem Sitzabschnitt aufsitzt, um so die Bewegungsgeschwindigkeit des Nadelventils in der Trennrichtung zu erhöhen. Der vorbestimmte Abstand wird durch das sich zwischen dem zweiten Flansch und der Hülse befindliche zweite elastische Element beibehalten, da das zweite elastische Element gemäß JP-B2-4243610 den beweglichen Kern auf den Anschlag drückt. Falls das Nadelventil und der bewegbare Kern so konfiguriert sind, dass sie keine Relativbewegung zueinander aufweisen, ist das zweite elastische Element zum Drücken des bewegbaren Kerns auf den Anschlag nicht erforderlich, da das erste elastische Element das Nadelventil in der Sitzrichtung drückt. Im Gegensatz dazu ist gemäß der JP-B2-4243610 das zweite elastische Element zum Drücken des bewegbaren Kerns auf den Anschlag anders als das erste elastische Element zum Drücken des Nadelventils in der Sitzrichtung erforderlich, um so die Bewegungsgeschwindigkeit des Nadelventils in der Trennrichtung zu erhöhen. Jedoch hat das Kraftstoffeinspritzventil in diesem Fall einen komplizierten Aufbau.
In Hinsicht auf die vorgenannten und andere Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraftstoffeinspritzventil bereitzustellen.
Gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung hat ein Kraftstoffeinspritzventil einen Körper, ein Nadelventil, einen bewegbaren Kern, einen elektromagnetischen Antriebsabschnitt und einen Vorspannabschnitt. Der Körper hat ein Einspritzloch zum Einspritzen von Kraftstoff und einen Sitzabschnitt, der sich in Kraftstoffströmungsrichtung stromaufwärts des Einspritzlochs befindet. Das Nadelventil bewegt sich in einer Achsrichtung des Körpers linear hin und her. Die Kraftstoffeinspritzung von dem Einspritzloch wird verhindert, wenn das Nadelventil auf dem Sitzabschnitt in einer Sitzrichtung aufsitzt und wird zugelassen, wenn sich das Nadelventil von dem Sitzabschnitt in einer Trennrichtung trennt. Der zylindrische bewegbare Kern wird relativ zu dem Nadelventil bewegt. Das Nadelventil wird in der Sitzrichtung bewegt, wenn der bewegbare Kern in der Sitzrichtung bewegt wird, und es wird in der Trennrichtung bewegt, wenn der bewegbare Kern in der Trennrichtung bewegt wird. Der elektromagnetische Antriebsabschnitt erzeugt eine magnetische Anziehungskraft zum Anziehen des bewegbaren Kerns in der Trennrichtung durch Zuführen von Elektrizität. Der Vorspannabschnitt kommt mit dem bewegbaren Kern in der Sitzrichtung in Kontakt und spannt ihn in dieser Richtung vor. Das Nadelventil hat einen ersten Eingriffsabschnitt und einen zweiten Eingriffsabschnitt. Der bewegbare Kern hat einen ersten Eingriffsabschnitt, der mit dem ersten Eingriffsabschnitt des Nadelventils in Eingriff zu bringen ist, und einen zweiten Eingriffsabschnitt, der mit dem zweiten Eingriffsabschnitt des Nadelventils in Eingriff zu bringen ist. Ein Satz des ersten Eingriffsabschnitts und des zweiten Eingriffsabschnitts des Nadelventils oder ein Satz des ersten Eingriffsabschnitts und des zweiten Eingriffsabschnitts des bewegbaren Kerns ist durch zwei Innenflächen einer Vertiefung definiert, die einander in der Achsrichtung gegenüberliegen, und der andere Satz ist durch zwei Außenflächen eines Vorsprungs definiert, die den Innenflächen jeweils gegenüberliegen. Der Vorsprung ist zwischen den Innenflächen in der Achsrichtung in einem Zustand bewegbar, in dem der Vorsprung sich in der Vertiefung befindet. Der bewegbare Kern wird daran gehindert, sich relativ zu dem Nadelventil in der Sitzrichtung zu bewegen, wenn der erste Eingriffsabschnitt des Nadelventils und der erste Eingriffsabschnitt des bewegbaren Kerns miteinander in Eingriff sind. Der bewegbare Kern wird daran gehindert, sich relativ zu dem Nadelventil in der Trennrichtung zu bewegen, wenn der zweite Eingriffsabschnitt des Nadelventils und der zweite Eingriffsabschnitt des bewegbaren Kerns miteinander in Eingriff sind.
Dementsprechend kann die Kraftstoffeinspritzung präzise mit dem einfachen Aufbau durchgeführt werden.
Die vorgenannten und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ersichtlicher.
In den Zeichnungen ist:
1 eine Schnittansicht, die ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel darstellt;
2 eine schematische, vergrößerte Schnittansicht von 1;
3 eine Draufsicht, die einen Scheibenabschnitt eines bewegbaren Kerns des Kraftstoffeinspritzventils veranschaulicht;
4A, 4B und 4C sind Ansichten, die eine Bewegung des bewegbaren Kerns und eine Bewegung eines Nadelventils des Kraftstoffeinspritzventils beim Starten der Kraftstoffeinspritzung zeigen;
5A, 5B und 5C sind Ansichten, die eine Bewegung des bewegbaren Kerns und eine Bewegung des Nadelventils beim Anhalten der Kraftstoffeinspritzung zeigen;
6 eine schematische, vergrößerte Schnittansicht eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
7A, 7B und 7C sind Ansichten, die eine Bewegung eines bewegbaren Kerns und eine Bewegung eines Nadelventils des Kraftstoffeinspritzventils des zweiten Ausführungsbeispiels beim Start der Kraftstoffeinspritzung zeigen;
8A, 8B und 8C sind Ansichten, die eine Bewegung des bewegbaren Kerns und eine Bewegung des Nadelventils des zweiten Ausführungsbeispiels beim Stoppen der Kraftstoffeinspritzung zeigen;
9 eine schematische, vergrößerte Schnittansicht eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
10 eine Schnittansicht entlang der Linie X-X aus 9;
11 eine Schnittansicht entlang der Line XI-XI aus 9;
12 eine Schnittansicht entlang der Linie XII-XII aus 9;
13 eine schematische, vergrößerte Schnittansicht eines modifizierten Kraftstoffeinspritzventils des dritten Ausführungsbeispiels;
14 eine schematische, vergrößerte Schnittansicht eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel; und
15 eine schematische, vergrößerte Schnittansicht eines modifizierten Kraftstoffeinspritzventils des vierten Ausführungsbeispiels.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Unter Bezugnahme auf 1 und 2 wird ein erstes Ausführungsbeispiel beschrieben.
Ein Kraftstoffeinspritzventil 10 aus 1 ist beispielsweise in einem direkt einspritzenden Ottomotor montiert und spritzt den Kraftstoff direkt in eine Brennkammer der Kraftmaschine ein. Das Kraftstoffeinspritzventil 10 ist beispielsweise an einen Zylinderkopf der Kraftmaschine angebracht.
Das Kraftstoffeinspritzventil 10 hat ein Rohrelement 12, ein Einlasselement 14, einen Halter 16, einen Düsenkörper 18, ein Nadelventil 20, einen bewegbaren Kern 34, ein elektromagnetisches Stellglied 46 und eine Schraubenfeder 56.
Ein Innendurchmesser des Rohrelements 12 ist in einer Achsrichtung nahezu konstant. Das Rohrelement 12 hat einen ersten magnetischen Abschnitt 12a, einen nichtmagnetischen Abschnitt 12b und einen zweiten magnetischen Abschnitt 12c, die derart miteinander verbunden sind, dass sie die gleiche Achse haben. Der nichtmagnetische Abschnitt 12b verhindert das Ausbilden eines magnetischen Kurzschlusses zwischen dem ersten magnetischen Abschnitt 12a und dem zweiten magnetischen Abschnitt 12c. Der erste magnetische Abschnitt 12a, der nichtmagnetische Abschnitt 12b und der zweite magnetische Abschnitt 12c sind beispielsweise mittels Laserschweißens miteinander verbunden. Das Rohrelement 12 kann aus einem einzelnen magnetischen Rohrelement gefertigt sein und der nichtmagnetische Abschnitt 12b kann durch Erwärmen des einzelnen magnetischen Rohrabschnitts hergestellt sein.
Das Einlasselement 14 ist an einem ersten Ende des Rohrelements 12 in der Achsrichtung angeordnet. Das Einlasselement 14 ist in das Rohrelement 12 gepasst. Das Einlasselement 14 hat einen Kraftstoffeinlass 14a, der an eine (nicht gezeigte) Kraftstoffleiste anzuschließen ist, zu der von einer (nicht gezeigten) Kraftstoffförderpumpe Kraftstoff zugeführt wird. Zu dem Kraftstoffeinlass 14a von der Kraftstoffleiste zugeführter Kraftstoff strömt in das Rohrelement 12.
Der Halter 16 hat eine zylindrische Form und ist an einem zweiten Ende des Rohrelements 12 in der Achsrichtung angeordnet. Der Düsenkörper 18 ist im Inneren des Halters 16 angeordnet. Der Düsenkörper 18 befindet sich an einem Ende des Halters 16 entgegengesetzt zu dem Rohrelement 12. Der Düsenkörper 18 hat eine mit Basis versehene, zylindrische Form und ist mittels Schweißung oder Passung an dem Halter 16 befestigt. Der Düsenkörper 18 hat eine konische Innenwand 18a und ein Innendurchmesser der Wand 18a wird kleiner, wenn sie sich entgegengesetzt zu dem Rohrelement 12 erstreckt. Ein Sitzabschnitt 18b ist an der Innenwand 18a definiert. Der Düsenkörper 18 hat mehrere Einspritzlöcher 18c, die den Düsenkörper 18 passieren und das Einspritzloch 18c befindet sich benachbart zu dem Sitzabschnitt 18b gegenüberliegend des Rohrelements 12. Der Halter 16 und der Düsenkörper 18 können miteinander integriert sein.
In dem Rohrelement 12, dem Halter 16 und dem Düsenkörper 18 ist ein Kraftstoffdurchlass 60 definiert. Ein erstes Ende des Kraftstoffdurchlasses 60 ist mit dem Kraftstoffeinlass 14a in der Achsrichtung in Verbindung und ein zweites Ende des Kraftstoffdurchlasses 60 ist mit dem Einspritzloch 18c in der Achsrichtung in Verbindung. Durch den Kraftstoffeinlass 14a gesaugter Kraftstoff wird durch den Durchlass 60 zu dem Einspritzloch 18c zugeführt.
Das Nadelventil 20 hat die Form einer Stange und ist in dem Kraftstoffdurchlass 60 derart untergebracht, dass sich das Nadelventil 20 in der Achsrichtung linear hin und her bewegt. Das Nadelventil 20 hat einen Schaft 22 und einen Kontaktabschnitt 30. Der Kontaktabschnitt 30 ist auf den Sitzabschnitt 18b aufzusetzen und befindet sich an einem Ende des Schafts 22 benachbart zu dem Sitzabschnitt 18b. Der Kontaktabschnitt 30 hat eine konische Form und ein Durchmesser des Kontaktabschnitts 30 wird kleiner, wenn er sich in Richtung des Sitzabschnitts 18b erstreckt.
Wenn das Nadelventil 20 von dem Sitzabschnitt 18b weg bewegt wird, dann wird der Kontaktabschnitt 30 von dem Sitzabschnitt 18b getrennt. Zu diesem Zeitpunkt wird zwischen dem Kontaktabschnitt 30 und dem Sitzabschnitt 18b in Übereinstimmung mit einer Bewegungsgröße des Nadelventils 20 ein kreisförmiger Spalt erzeugt. Kraftstoff wird von dem Kraftstoffdurchlass 60 durch den kreisförmigen Spalt zu dem Einspritzloch 18c zugeführt. Dadurch wird die Kraftstoffeinspritzung von dem Einspritzloch 18c zugelassen und der Kraftstoff wird von dem Kraftstoffloch 18c eingespritzt.
Wenn das Nadelventil 20 in Richtung des Sitzabschnitts 18b bewegt wird und wenn der Kontaktabschnitt 30 auf den Sitzabschnitt 18b aufgesetzt wird, wird der ringförmige Spalt beseitigt. Dadurch wird die Kraftstoffzufuhr zu dem Einspritzloch 18c gestoppt. Als ein Ergebnis wird die Kraftstoffeinspritzung von dem Einspritzloch 18c verhindert, um so die Kraftstoffeinspritzung zu stoppen. Der Kontaktabschnitt 30 des Nadelventils 20 wird in einer Sitzrichtung in Richtung des Sitzabschnitts 18b bewegt und wird in einer Trennrichtung von dem Sitzabschnitt 18b getrennt.
Der Schaft 22 hat einen Anschlagabschnitt 62, der mit einem Anschlagabschnitt 64 des bewegbaren Kerns 34 in Eingriff zu bringen ist, wenn der bewegbare Kern 34 in der Achsrichtung des Nadelventils 20 bewegt wird. Beispielsweise ist der Anschlagabschnitt 62 durch eine Vertiefung 24 definiert, die von einer Seitenfläche 22a des Schafts 22 in einer Radialrichtung zu der Achse des Nadelventils 20 vertieft ist. Die Vertiefung 24 befindet sich an einer Stelle zwischen dem Kontaktabschnitt 30 und einer Endfläche 26 des Schafts 22 entgegengesetzt des Kontaktabschnitts 30 und erstreckt sich über die gesamte Seitenfläche 22a in einer Umfangsrichtung.
Wie dies in 2 gezeigt ist, hat der Anschlagabschnitt 62 des Nadelventils 20 einen ersten Eingriffsabschnitt 62a und einen zweiten Eingriffsabschnitt 62b. Der erste Eingriffsabschnitt 62a besteht aus einer Innenfläche 24a der Vertiefung 24 in der Nähe des Sitzabschnitts 18b. Der zweite Eingriffsabschnitt 62b ist durch eine Innenfläche 24b der Vertiefung 24 entgegengesetzt des Sitzabschnitts 18b aufgebaut.
Die Innenfläche 24a und die Innenfläche 24b liegen einander in der Achsrichtung des Nadelventils 20 gegenüber. Die Innenfläche 24a und die Innenfläche 24b verlaufen ca. senkrecht zu der Achsrichtung des Nadelventils 20. Der erste Eingriffsabschnitt 62a und der zweite Eingriffsabschnitt 62b sind entlang der Achsrichtung des Nadelventils 20 angeordnet.
Wie dies in 1 gezeigt ist, hat der Schaft 22 eine Druckaufnahmefläche 28 an der Endfläche 26 und an der Fläche 28 liegt Kraftstoffdruck in dem Kraftstoffdurchlass 60 an. Die Fläche 28 hat eine solche Form und Größe, dass das Nadelventil 20 durch eine Differenz in der Sitzrichtung zwischen einem an der Fläche 28 anliegenden Kraftstoffdruck und einem an dem Kontaktabschnitt 30 anliegenden Kraftstoffdruck in Sitzrichtung geschoben wird, wenn der Kontaktabschnitt 30 an dem Sitzabschnitt 18b aufsitzt oder davon getrennt wird.
Der Kontaktabschnitt 30 ist dem Sitzabschnitt 18b gegenüberliegend und die Druckaufnahmefläche 28 ist der Trennrichtung gegenüberliegend. Der Kraftstoffdruck wird von dem Kraftstoffdurchlass 60 an der Fläche 28 angelegt, wenn der Kontaktabschnitt 30 auf dem Sitzabschnitt 18b aufsitzt. Jedoch wird der Kraftstoffdruck in diesem Zustand nicht an dem Sitzabschnitt 18b und dem Einspritzloch 18c angelegt. Das heißt, zu diesem Zeitpunkt empfängt ein Bereich zwischen dem Sitzabschnitt 18b und dem Einspritzloch 18c einen Atmosphärendruck, der beispielsweise viel niedriger als der Kraftstoffdruck in dem Kraftstoffdurchlass 60 ist. Da der an der Fläche 28 angelegte Kraftstoffdruck größer als der an dem Bereich angelegte Druck ist, wird eine Kraft erzeugt, die das Nadelventil 20 in der Sitzrichtung schiebt.
Wenn der Kontaktabschnitt 30 von dem Sitzabschnitt 18b getrennt wird, dann wird der Kraftstoffdruck von dem Kraftstoffdurchlass 60 an der Fläche 28 angelegt. Zu diesem Zeitpunkt kommt der Kontaktabschnitt 30 mit dem Kraftstoff in dem Kraftstoffdurchlass 60 durch einen zwischen dem Kontaktabschnitt 30 und dem Sitzabschnitt 18b erzeugten Spalt in Kontakt. Der Spalt ist kleiner als eine Querschnittsfläche des Kraftstoffdurchlasses 60 stromaufwärts des Spaltes. Daher ist die Rate des in das Einspritzloch 18c strömenden Kraftstoffs klein und der an dem Kontaktabschnitt 30 angelegte Kraftstoffdruck ist niedriger als der Kraftstoffdruck in dem Kraftstoffdurchlass 60. Somit wird die Achsschubkraft an dem Nadelventil 20 in der Sitzrichtung selbst dann erzeugt, wenn der Kontaktabschnitt 30 von dem Sitzabschnitt 18b getrennt wird, da der an der Fläche 28 angelegte Kraftstoffdruck größer als der an dem Kontaktabschnitt 30 angelegte Kraftstoffdruck ist.
Wie dies in 2 gezeigt ist, hat der Schaft 22 einen Verbindungspfad 32, so dass er mit dem Kraftstoffdurchlass 60 in Verbindung ist, und Kraftstoff strömt durch den Verbindungspfad 32. Der Verbindungspfad 32 hat ein Vertikalloch, das sich von der Endfläche 28 in der Achsrichtung erstreckt, sowie ein Querloch, welches das Vertikalloch mit der Seitenfläche 22a des Schafts 22 verbindet. Das Vertikalloch erstreckt sich durch die Vertiefung 24 in Richtung des Kontaktabschnitts 30 und öffnet sich in der Endfläche 26. Jedoch muss das Vertikalloch den Kontaktabschnitt 30 nicht erreichen. Das Querloch befindet sich zwischen dem Kontaktabschnitt 30 und der Vertiefung 24.
Der bewegbare Kern 34 lässt das Nadelventil 20 in der Sitzrichtung oder der Trennrichtung bewegen. Der bewegbare Kern 34 hat eine zylindrische Form und ist aus einem magnetischen Material, etwa Eisen gefertigt. Der bewegbare Kern 34 ist in dem Kraftstoffdurchlass 60 aufgenommen und wird in der Achsrichtung linear hin und her bewegt. Der bewegbare Kern 34 kann sich relativ zu dem Nadelventil 20 in der Achsrichtung des Nadelventils 20 hin und her bewegen. Der bewegbare Kern 34 hat die gleiche Achse wie das Nadelventil 20, so dass sich die Endfläche 26 und die Vertiefung 24 in dem bewegbaren Kern 34 befinden und der bewegbare Kern 34 in der Achsrichtung mit dem Nadelventil 20 überlappt.
Der bewegbare Kern 34 hat einen mit Basis versehenden, zylindrischen Hauptabschnitt 36 und einen Scheibenabschnitt 42. Eine Öffnung des Hauptabschnitts 36 liegt dem Kontaktabschnitt 30 gegenüber und die Endfläche 26 des Nadelventils 20 befindet sich in dem Hauptabschnitt 36. Der Hauptabschnitt 36 hat einen Boden 38 und einen Zylinder 40, der sich von dem Boden 38 zu dem Kontaktabschnitt 30 erstreckt. Eine Innenwandfläche 40a des Zylinders 40 stützt eine Seitenfläche 22a des Nadelventils 20 in der Radialrichtung und die gestützte Seitenfläche 22a liegt in einem Bereich zwischen der Endfläche 26 und dem zweiten Eingriffsabschnitt 62b derart, dass der Hauptabschnitt 36 und das Nadelventil 20 zumindest in der Achsrichtung eine Relativbewegung aufweisen.
Der Boden 38 hat einen Durchlass 38c, um eine Außenwandfläche 38a mit einer Innenwandfläche 38b zu verbinden. Ein Innenraum 41 ist im Inneren des bewegbaren Kerns 34 durch die Innenwandfläche 38b des Bodens 38, die Innenwandfläche 40a des Zylinders 40, die Endfläche 26 des Nadelventils 20 und den Verbindungspfad 38c definiert. Die Druckaufnahmefläche 28 befindet sich in dem Innenraum 41.
Da Kraftstoff von dem Kraftstoffdurchlass 60 außerhalb des bewegbaren Kerns 34 in den Innenraum 41 strömt, wird von dem Kraftstoffdurchlass 60 Kraftstoffdruck auf die Fläche 28 aufgebracht. Selbst wenn die Fläche 28 durch den bewegbaren Kern 34 bedeckt ist, kann daher der Kraftstoffdruck auf sichere Weise von dem Kraftstoffdurchlass 60 an der Fläche 28 angelegt werden.
Der Scheibenabschnitt 42 ist an einer Stelle angeordnet, an der er die Öffnung des Hauptabschnitts 36 schließt. Der Scheibenabschnitt 42 und der Hauptabschnitt 36 sind beispielsweise mittels Schweißens miteinander verbunden. Der Scheibenabschnitt 42 hat einen Anschlagabschnitt 64, der eine Bewegung des bewegbaren Kerns 34 relativ zu dem Nadelventil 20 in der Sitzrichtung oder der Trennrichtung stoppt. Wenn der bewegbare Kern 34 in der Achsrichtung bewegt wird, dann ist der Anschlagabschnitt 64 mit dem Anschlagabschnitt 62 des Nadelventils 20 in Eingriff. Beispielsweise ist der Anschlagabschnitt 64 des bewegbaren Kerns 34 durch eine in 3 gezeigte Nut 44 definiert.
Wie dies in 3 gezeigt ist, erstreckt sich die Nut 44 von einem Rand des Scheibenabschnitts 42 in der Radialrichtung zu einer zentralen Stelle und, wie dies in 2 gezeigt ist, erstreckt sich die Nut 44 durch den Scheibenabschnitt 42 in der Achsrichtung. Ein Außenrandende der Nut 44 ist zur Außenseite offen und ein zentrales Ende der Nut 44 ist von dem Scheibenabschnitt 42 umgeben. Eine Innenwandfläche 44a der Nut 44 ist einer Bodenfläche 24c der Vertiefung 24 in der Radialrichtung derart gegenüberliegend, dass der Scheibenabschnitt 42 und das Nadelventil 20 zumindest in der Achsrichtung eine Relativbewegung aufweisen. Die Nut 44 des Scheibenabschnitts 42 definiert einen Vorsprung 45, der der Vertiefung 24 gegenüberliegt und der Vorsprung 45 ragt in die Vertiefung 24 hinein. Der Vorsprung 45 ist zwischen deren Innenflächen 24a und 24b in diesem Zustand in der Achsrichtung bewegbar. Der Vorsprung 45 hat eine Endfläche 45a, die der Innenfläche 24a gegenüberliegt und er hat eine Endfläche 45b, die der Innenfläche 24b gegenüberliegt. Die Endfläche 45a befindet sich benachbart zu dem Sitzabschnitt 18b und die Endfläche 45b befindet sich entgegengesetzt zu dem Sitzabschnitt 18b.
Der Anschlagabschnitt 64 des bewegbaren Kerns 34 hat einen ersten Eingriffsabschnitt 64a und einen zweiten Eingriffsabschnitt 64b. Der erste Eingriffsabschnitt 64a ist durch die Endfläche 45a definiert und der zweite Eingriffsabschnitt 64b ist durch die Endfläche 45b definiert. Der erste Eingriffsabschnitt 64a des bewegbaren Kerns 34 ist dem ersten Eingriffsabschnitt 62a des Nadelventils 20 gegenüberliegend. Der zweite Eingriffsabschnitt 64b des bewegbaren Kerns 34 liegt dem zweiten Eingriffsabschnitt 62b des Nadelventils 20 gegenüber.
Eine zwischen dem ersten Eingriffsabschnitt 62a und dem zweiten Eingriffsabschnitt 62b definierte Strecke L1 ist größer als eine zwischen dem ersten Eingriffsabschnitt 64a und dem zweiten Eingriffsabschnitt 64b definierte Strecke L2. Die Innenflächenwand 38b des Bodens 38 des Hauptabschnitts 36 ist von der Endfläche 26 des Nadelventils 20 beabstandet, wenn der erste Eingriffsabschnitt 62a des Nadelventils 20 und der erste Eingriffsabschnitt 64a des bewegbaren Kerns 34 miteinander in Eingriff sind.
Das Nadelventil 20 hat den Anschlagabschnitt 62 und der bewegbare Kern 34 hat den Anschlagabschnitt 64. Der erste Eingriffsabschnitt 62a, 64a und der zweite Eingriffsabschnitt 62b, 64b des Anschlagabschnitts 62, 64 haben die vorstehend beschriebene Positionsbeziehung. Daher kann der bewegbare Kern 34 relativ zu dem Nadelventil 20 um eine Strecke L1-L2 in der Achsrichtung bewegt werden, welcher durch Subtrahieren der Strecke L2 von der Strecke L1 berechnet wird.
Wenn die Eingriffsabschnitte 62a, 64a miteinander in Eingriff sind, während der bewegbare Kern 34 in der Sitzrichtung bewegt wird, wird der bewegbare Kern 34 daran gehindert, sich relativ zu dem Nadelventil 20 in der Sitzrichtung zu bewegen. Falls die Eingriffsabschnitte 62b, 64b miteinander in Eingriff sind, während der bewegbare Kern 34 in der Trennrichtung bewegt wird, wird der bewegbare Kern 34 daran gehindert, sich relativ zu dem Nadelventil 20 in der Trennrichtung zu bewegen.
Das Kraftstoffeinspritzventil 10 hat das elektromagnetische Stellglied 46. Das elektromagnetische Stellglied 46 ist eine Antriebseinheit, die eine magnetische Anziehungskraft erzeugt und den bewegbaren Kern 34 anzieht, indem sie mit Elektrizität versorgt wird. Wie dies in 1 gezeigt ist, hat das elektromagnetische Stellglied 46 eine Spule 50, einen festen Kern 52 und ein Gehäuse 54.
Die Spule 50 ist an einer Außenumfangsseite des Rohrelements 12 angeordnet. Die Spule 50 hat einen rohrförmigen Spulenkörper, der aus Harz gefertigt ist, und um den Spulenkörper ist ein Drahtelement gewunden. Das Drahtelement ist mit einer (nicht gezeigten) Anschlussstelle eines Anschlusses verbunden. Der feste Kern 52 ist durch das Rohrelement 12 an einer Innenumfangsseite der Spule 50 angeordnet. Der feste Kern 52 befindet sich in dem Kraftstoffdurchlass 60. Der feste Kern 52 hat die Form eines Rohrs und ist aus einem magnetischen Material, etwa Eisen gefertigt. Der Kern 52 ist beispielsweise mittels Presspassung an eine Innenumfangsseite des Rohrelements 12 befestigt.
Der feste Kern 50 befindet sich benachbart zu dem bewegbaren Kern 34 entgegengesetzt zu dem Sitzabschnitt 18c. Der feste Kern 52 hat eine dem bewegbaren Kern 34 gegenüberliegende Endfläche 52a und die Endfläche 52a hat einen Anziehungsabschnitt 52b, der eine magnetische Anziehungskraft erzeugt. Der Anziehungsabschnitt 52b ist mit der Außenwandfläche 38a des Bodens 38 des Hauptabschnitts 36 in Kontakt, welcher dem Anziehungsabschnitt 52b gegenüberliegt.
Der Kern 52 ist an einer Stelle derart befestigt, dass eine Strecke zwischen den zweiten Eingriffsabschnitten 62b und 64b kleiner als eine Strecke L3 wird, die zwischen der Außenwandfläche 38a und dem Anziehungsabschnitt 52b definiert ist, wenn der erste Eingriffsabschnitt 62a des Nadelventils 20 und der erste Eingriffsabschnitt 64a des bewegbaren Kerns 34 miteinander in Eingriff sind und wenn der Kontaktabschnitt 30 des Nadelventils 20 auf dem Sitzabschnitt 18b aufsitzt. Beispielsweise ist die Strecke L3 größer als die Strecke L1-L2, welche durch Subtrahieren der Strecke L2 von der Strecke L1 berechnet wird.
Das Gehäuse 54 hat die Form eines Rohrs und ist aus einem magnetischen Material, etwa Eisen gefertigt. Das Gehäuse 54 bedeckt die Spule 50. Wie dies in 1 gezeigt ist, ist ein Ende des Gehäuses 54 in der Achsrichtung benachbart zu dem Halter 16 mit dem ersten magnetischen Abschnitt 12a des Rohrelements 12 in Kontakt. Das Gehäuse 54 und der erste magnetischen Abschnitt 12a sind beispielsweise mittels Schweißen befestigt. Das andere Ende des Gehäuses 54 entgegengesetzt des Halters 16 ist mit dem zweiten magnetischen Abschnitt 12c des Rohrelements 12 in Kontakt.
Die Schraubenfeder 56 befindet sich an einer Innenumfangsseite des festen Kerns 52. Ein Ende der Schraubenfeder 56 ist mit dem bewegbaren Kern 34 in Kontakt und das andere Ende ist mit einem Einstellungsrohr 58 in Kontakt. Das Rohr 58 ist beispielsweise mittels Presspassung an der Innenumfangsfläche des festen Kerns 52 befestigt.
Die Schraubenfeder 56 ist zwischen dem bewegbaren Kern 34 und dem Einstellungsrohr 58 in einem in Achsrichtung zusammengedrückten Zustand angeordnet. Daher gibt die Schraubenfeder 56 dem bewegbaren Kern 34 eine elastische Kraft in Übereinstimmung mit dem Zusammendrückbetrag mit. Eine Richtung der elastischen Kraft entspricht der Sitzrichtung und ist entgegengesetzt zu einer Richtung der magnetischen Anziehungskraft. Die elastische Kraft wird durch Einstellen eines Presspassungsbetrags des Einstellungsrohrs 58 relativ zu dem festen Kern 52 eingestellt.
Wie dies in 2 gezeigt ist, ist ein Außendurchmesser der Schraubenfeder 56 größer als ein Innendurchmesser einer Öffnung 41a des Verbindungspfads 38c, die sich an dem Ende des bewegbaren Kerns 34 befindet. Daher wird die Schraubenfeder 56 daran gehindert, in den Innenraum 41 eingesetzt zu werden. Somit wird die elastische Kraft der Schraubenfeder 56 lediglich dem bewegbaren Kern 34 auferlegt, wird jedoch nicht dem Nadelventil 20 auferlegt.
Die Innenfläche 24a und die Innenfläche 24b der Vertiefung 24 des Nadelventils 20 kann Innenflächen einer Vertiefung entsprechen. Die Endfläche 45a und die Endfläche 45b des Vorsprungs 45 des bewegbaren Kerns 34 kann den Außenflächen eines Vorsprungs entsprechen.
Die Arbeitsabläufe des Kraftstoffeinspritzventils 10 werden unter Bezugnahme auf 4A bis 5C beschrieben.
Wie dies in 4A gezeigt ist, wird dann, wenn keine Elektrizität zu der Spule 50 zugeführt wird, keine magnetische Anziehungskraft in dem Anziehungsabschnitt 52b des festen Kerns 52 erzeugt. Daher wird der bewegbare Kern 34 durch die elastische Kraft der Schraubenfeder 56 in der Sitzrichtung bewegt, so dass der erste Eingriffsabschnitt 64a des bewegbaren Kerns 34 und der erste Eingriffsabschnitt 62a des Nadelventils 20 miteinander in Eingriff sind. Zu diesem Zeitpunkt wird, wie dies in 4A gezeigt ist, der zweite Eingriffsabschnitt 64b des bewegbaren Kerns 34 von dem zweiten Eingriffsabschnitt 62b des Nadelventils 20 lediglich um die Strecke L1-L2 getrennt. Da der erste Eingriffsabschnitt 62a und der erste Eingriffsabschnitt 64a miteinander in Eingriff sind, wird die in der Sitzrichtung an dem bewegbaren Kern 34 anliegende elastische Kraft durch den ersten Eingriffsabschnitt 62a und den ersten Eingriffsabschnitt 64a auf das Nadelventil 20 übertragen. Somit sitzt der Kontaktabschnitt 30 auf dem Sitzabschnitt 18b auf. Da die Kraftstoffzufuhr von dem Kraftstoffdurchlass 60 zu dem Einspritzloch 18c gestoppt ist, wird kein Kraftstoff von dem Einspritzloch 18c eingespritzt. Da ferner die Schraubenfeder 56 den bewegbaren Kern 34 in der Sitzrichtung drückt, verbleibt das Nadelventil 20 kontinuierlich sitzend.
Falls Elektrizität zu der Spule 50 zugeführt wird, wird in der Spule 50 ein Magnetfeld erzeugt, so dass ein magnetischer Induktionsstrom in das Gehäuse 54, den ersten magnetischen Abschnitt 12a, den bewegbaren Kern 34, den festen Kern 52 und den zweiten magnetischen Abschnitt 12c fließt. Somit kann ein Magnetkreis ausgebildet werden. Dadurch tritt die magnetische Anziehungskraft in dem Anziehungsabschnitt 52b des festen Kerns 52 auf. Falls die magnetische Anziehungskraft größer als die elastische Kraft der Schraubenfeder 56 wird, dann fängt der bewegbare Kern 34 damit an, sich auf Grundlange einer Kraft, die durch Subtrahieren der elastischen Kraft von der magnetischen Anziehungskraft berechnet wird, in der Trennrichtung zu bewegen. Wenn der erste Eingriffsabschnitt 64a und der erste Eingriffsabschnitt 62a miteinander in Eingriff sind, dann ist der zweite Eingriffsabschnitt 64b des bewegbaren Kerns 34 von dem zweiten Eingriffsabschnitt 62b des Nadelventils 20 lediglich um die Strecke L1-L2 beabstandet. Daher kann lediglich der bewegbare Kern 34 in Richtung des Anziehungsabschnitts 52b in der Trennrichtung bewegt werden, bis der zweite Eingriffsabschnitt 64b und der zweite Eingriffsabschnitt 62b miteinander in Eingriff sind, wie dies in 4B gezeigt ist. Bevor der zweite Eingriffsabschnitt 64b und der zweite Eingriffsabschnitt 62b miteinander in Eingriff sind, verbleibt das Nadelventil 20 infolge der Achsschubkraft, die durch die Differenz zwischen dem an der Aufnahmefläche 28 anliegenden Druck und dem an dem Kontaktabschnitt 30 anliegenden Druck erzeugt wird, kontinuierlich sitzend.
Wie dies in 4B gezeigt ist, ist der zweite Eingriffsabschnitt 64b des bewegbaren Kerns 34 mit dem zweiten Eingriffsabschnitt 62b des Nadelventils 20 in Eingriff, wenn der bewegbare Kern 34 in der Trennrichtung bewegt wird. Wenn der zweite Eingriffsabschnitt 62b und der zweite Eingriffsabschnitt 64b miteinander in Eingriff sind, dann wird der bewegbare Kern 34 daran gehindert, sich relativ zu dem Nadelventil 20 in der Trennrichtung zu bewegen. Zu diesem Zeitpunkt werden die Außenwandfläche 38a des bewegbaren Kerns 34 und der Anziehungsabschnitt 52b des festen Kerns 52 um eine Strecke L3-(L1-L2) voneinander getrennt. Daher wird das Nadelventil 20 zusammen mit dem bewegbaren Kern 34 in der Trennrichtung in Richtung des Anziehungsabschnitts 52b bewegt, wie dies in 4C gezeigt ist, falls an dem Anziehungsabschnitt 52b durch die zu der Spule 50 zugeführten Elektrizität die magnetische Anziehungskraft erzeugt wird.
Wenn der zweite Eingriffsabschnitt 64b des bewegbaren Kerns 34 mit dem zweiten Eingriffsabschnitt 62b des Nadelventils 20 in Eingriff ist, dann wird eine Kraft, die die elastische Kraft von einer Stoßkraft des bewegbaren Kerns 34 und von der an dem bewegbaren Kern 34 anliegenden magnetischen Anziehungskraft subtrahiert, durch die Eingriffsabschnitte 62b und 64b auf das Nadelventil 20 übertragen. Das Nadelventil 20 wird in Übereinstimmung mit einer Kraft, die die Kraft zum Schieben des Nadelventils 20 in der Sitzrichtung von der von dem bewegbaren Kern 34 übertragenen Kraft subtrahiert, in der Trennrichtung bewegt. Dadurch wird der Kontaktabschnitt 30 von dem Sitzabschnitt 18b getrennt.
Falls der Kontaktabschnitt 30 von dem Sitzabschnitt 18b getrennt wird, wird zwischen dem Kontaktabschnitt 30 und dem Sitzabschnitt 18b ein Abstand ausgebildet. Kraftstoff wird von dem Kraftstoffdurchlass 60 durch den Abstand zu dem Einspritzloch 18c zugeführt und der Kraftstoff wird von dem Einspritzloch 18c eingespritzt.
Ein durch elektromagnetische Kraft anzutreibendes herkömmliches Kraftstoffeinspritzventil hat einstückig einen bewegbaren Kern und ein Nadelventil, welche so konfiguriert sind, dass sie keine Relativbewegung zueinander aufweisen. Das Nadelventil wird in der Trennrichtung mit einer Geschwindigkeit bewegt, die einer Kraft entspricht, die berechnet wird, indem eine Druckkraft zum Drücken des Nadelventils in der Sitzrichtung von einer magnetischen Anziehungskraft subtrahiert wird, da der bewegbare Kern und das Nadelventil miteinander integriert sind.
Im Gegensatz dazu können gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der bewegbare Kern 34 und das Nadelventil 20 eine Relativbewegung in der Achsrichtung aufweisen. Ferner hat das Nadelventil 20 den Anschlagabschnitt 62 und der bewegbare Kern 34 hat den Anschlagabschnitt 64. Ferner haben die Anschlagabschnitte 62 und 64 und das elektromagnetische Stellglied 46 die vorstehend erwähnte Positionsbeziehung. Daher werden nicht nur die durch Subtrahieren der elastischen Kraft der Schraubenfeder 56 von der magnetischen Anziehungskraft berechnete Kraft sondern auch die Stoßkraft des beweglichen Kerns 34 durch die zweiten Eingriffsabschnitte 62b, 64b zu dem Nadelventil 20 übertragen. Somit kann die Bewegungsgeschwindigkeit des Nadelventils 20 in der Trennrichtung höher als die bei dem herkömmlichen Kraftstoffeinspritzventil gemacht werden.
Die Kraftstoffeinspritzung wird beschrieben, unmittelbar nachdem das Nadelventil 20 mit dem Trennen von dem Sitzabschnitt 18b anfängt. Unmittelbar nachdem der Kontaktabschnitt 30 von dem Sitzabschnitt 18b getrennt wird, ist der Spalt zwischen dem Kontaktabschnitt 30 und dem Sitzabschnitt 18b, der den Kraftstoffdurchlass 60 und das Einspritzloch 18c miteinander verbindet, so klein, dass Kraftstoff nicht zufriedenstellend zu dem Einspritzloch 18c zugeführt werden kann. Falls nicht genügend Kraftstoff zu dem Einspritzloch 18c zugeführt werden kann, ist der Druck des in dem Einspritzloch 18c strömenden Kraftstoffs niedrig. Da ferner die Geschwindigkeit des von dem Einspritzloch 18c eingespritzten Kraftstoffs langsam ist, ist ein Partikeldurchmesser des von dem Einspritzloch 18c eingespritzten Kraftstoffs verglichen mit einem Fall groß, in dem sich der Kontaktabschnitt 30 an der entferntesten Stelle von dem Sitzabschnitt 18b befindet.
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel kann die Bewegungsgeschwindigkeit des Nadelventils 20 in der Trennrichtung erhöht werden. Daher wird der Abstand zwischen dem Kontaktabschnitt 30 und dem Sitzabschnitt 18b schnell größer gemacht, so dass genügend Kraftstoff schnell zu dem Einspritzloch 18c zugeführt werden kann. Somit kann ein Anteil des Kraftstoffs mit relativ großem Partikeldurchmesser reduziert werden, wenn Kraftstoff von dem Einspritzloch 18c eingespritzt wird.
Wenn jedoch das Nadelventil 20 von dem Sitzabschnitt 18b getrennt wird, wie dies in 4B gezeigt ist, sind die Eingriffsabschnitte 62a und 64a nicht miteinander in Eingriff. Das heißt, in diesem Zustand kann das Nadelventil 20 in einer Art bewegt werden, gemäß der der Abstand zwischen den Eingriffsabschnitten 62a und 64a verkürzt wird. Beispielsweise dann, wenn der Eingriffsabschnitt 64b mit dem Eingriffsabschnitt 62b kollidiert, kann das Nadelventil 20 relativ zu dem bewegbaren Kern 34 in der Sitzrichtung bewegt werden, so dass die Eingriffsabschnitte 62b und 64b voneinander getrennt werden können. In diesem Fall entspricht die Bewegung des Nadelventils 20 nicht der Bewegung des bewegbaren Kerns 34 und die Kraftstoffzufuhr zu dem Einspritzloch 18c wird instabil, so dass die Kraftstoffeinspritzung nicht präzise durchgeführt werden kann.
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel hat das Nadelventil 20 die Druckaufnahmefläche 28. Das Nadelventil 20 wird durch Anlegen des Kraftstoffsdrucks von dem Kraftstoffdurchlass 60 auf die Aufnahmefläche 28 in der Sitzrichtung verschoben. Selbst wenn der Kontaktabschnitt 30 von dem Sitzabschnitt 18b beabstandet ist, kann daher der Eingriff zwischen dem zweiten Eingriffsabschnitt 62b des Nadelventils 20 und dem zweiten Eingriffsabschnitt 64b des bewegbaren Kerns 34 beibehalten werden. Somit kann die Kraftstoffeinspritzung präzise durchgeführt werden, da eine trennende Bewegung des Nadelventils 20 auf die Bewegung des bewegbaren Kerns 34 folgen kann.
Wenn der zweite Eingriffsabschnitt 62b und der zweite Eingriffsabschnitt 64b miteinander in Eingriff sind und wenn der bewegbare Kern 34 um die Strecke L3-(L1-L2) bewegt wird, wie dies in 4C gezeigt ist, wird die Außenwandfläche 38a des bewegbaren Kerns 34 mit dem Anziehungsabschnitt 52b kollidieren. Falls der bewegbare Kern 34 mit dem Anziehungsabschnitt 52b kollidiert, wird der bewegbare Kern 34 in der Sitzrichtung zurückprallen. Da zwischen dem bewegbaren Kern 34 und dem Nadelventil 20 eine Relativbewegung möglich ist, kann das Nadelventil 20 die Bewegung in der Trennrichtung gemäß der Trägheitskraft fortführen. Da somit der bewegbare Kern 34 und das Nadelventil 20 sich in voneinander entgegengesetzten Richtung bewegen können, wird das Nadelventil 20 weniger durch den Rückprall des bewegbaren Kerns 34 an dem festen Kern 52 beeinträchtigt. Demgemäß kann eine Variation der Einspritzrate verringert werden, wenn das Nadelventil 20 den maximalen Hub aufweist.
Falls die Elektrizitätszufuhr zu der Spule 15 in dem Zustand gestoppt ist, in dem der bewegbare Kern 34 mit dem festen Kern 52 in Kontakt ist, wie dies in 5A gezeigt ist, wird die in dem Anziehungsabschnitt 52b des festen Kerns 52 erzeugte magnetische Anziehungskraft gelöscht. Dadurch fängt der bewegbare Kern 34 mit dem Bewegen in der Sitzrichtung durch die elastische Kraft der Schraubenfeder 56 an. Wenn die magnetische Anziehungskraft gelöscht ist, werden der erste Eingriffsabschnitt 62a des Nadelventils 20 und der erste Eingriffsabschnitt 64a des bewegbaren Kerns 34 voneinander getrennt, so dass lediglich der bewegbare Kern 34 in der Sitzrichtung bewegt wird, da das Nadelventil 20 versucht, gemäß der Trägheitskraft bei dieser Gelegenheit zu verbleiben. Das Nadelventil 20 kann sich zudem zusammen mit dem bewegbaren Kern 34 infolge der Achsschubkraft in der Sitzrichtung auf Grundlage der Differenz zwischen dem an der Fläche 28 anliegenden Kraftstoffdruck und dem an dem Kontaktabschnitt 30 anliegenden Kraftstoffdruck in der Sitzrichtung bewegen. Ein Fall, in dem lediglich der bewegbare Kern 34 bewegt wird, wird in dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel beschrieben.
Falls der bewegbare Kern 34 mit der Bewegung in der Sitzrichtung anfängt, wie dies in 5B gezeigt ist, wird der Eingriff zwischen dem zweiten Eingriffsabschnitt 62b des Nadelventils 20 und dem zweiten Eingriffsabschnitt 64b des bewegbaren Kerns 34 gelöscht. Falls dann der bewegbare Kern 34 weiter in der Sitzrichtung bewegt wird, wird der erste Eingriffsabschnitt 64a des bewegbaren Kerns 34 mit dem ersten Eingriffsabschnitt 62a des Nadelventils 20 in Eingriff gelangen. Zu diesem Zeitpunkt wird der Kontaktabschnitt 30 des Nadelventils 20 von dem Sitzabschnitt 18b getrennt.
Da der erste Eingriffsabschnitt 62a und der erste Eingriffsabschnitt 64a miteinander in Eingriff sind, wird der bewegbare Kern 34 daran gehindert, sich relativ zu dem Nadelventil 20 in der Sitzrichtung zu bewegen. Daher wird die an dem bewegbaren Kern 34 anliegende elastische Kraft der Schraubenfeder 56 durch den ersten Eingriffsabschnitt 62a und den ersten Eingriffsabschnitt 64a auf das Nadelventil 20 übertragen. Dadurch wird das Nadelventil 20 zusammen mit dem bewegbaren Kern 34 in der Sitzrichtung bewegt.
Wie dies in 5C gezeigt ist, wird der Kontaktabschnitt 30 des Nadelventils 20 wieder auf den Sitzabschnitt 18b aufgesetzt und der Spalt zwischen dem Kontaktabschnitt 30 und dem Sitzabschnitt 18b wird ausgelöscht. Dadurch stoppt die Kraftstoffeinspritzung von dem Einspritzloch 18c, da die Kraftstoffzufuhr von dem Kraftstoffdurchlass 60 zu dem Einspritzloch 18c stoppt. Die Schraubenfeder 56 drückt den bewegbaren Kern 34 ständig in der Sitzrichtung. Daher wird die elastische Kraft durch den ersten Eingriffsabschnitt 62a und den ersten Eingriffsabschnitt 64a auch dann auf das Nadelventil 20 übertragen, nachdem das Nadelventil 20 auf dem Sitzabschnitt 18b aufsitzt. Dadurch wird der Sitzzustand des Nadelventils 20 beibehalten. Außerdem kann gleichzeitig infolge der Schraubenfeder 56 der bewegbare Kern 34 in einer Art und Weise in der Position gehalten werden, dass der erste Eingriffsabschnitt 62a und der erste Eingriffsabschnitt 64a miteinander in Eingriff sind und dass der zweite Eingriffsabschnitt 62b und der zweite Eingriffsabschnitt 64b voneinander getrennt sind.
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel kann das Aufsitzen des Sitzabschnitts 18b lediglich durch die einzelne Schraubenfeder 56 beibehalten werden. Ferner kann das Verbleiben des bewegbaren Kerns 34 an der vorbestimmten Stelle in einer Art, dass die Eingriffsabschnitte 62b, 64b voneinander getrennt sind, beibehalten werden. Das heißt, zum Halten des bewegbaren Kerns 34 an der vorbestimmten Stelle ist verglichen mit dem herkömmlichen Kraftstoffeinspritzventil ein Anschlag oder ein elastisches Element zum Drücken des bewegbaren Kerns 34 auf den Anschlag nicht erforderlich. Infolge der Schraubenfeder 56 des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird das Aufsitzen des Nadelventils 20 auf dem Sitzabschnitt 18b beibehalten und das Verbleiben des bewegbaren Kerns 34 an der vorbestimmten Stelle wird beibehalten. Demgemäß kann die Bewegungsgeschwindigkeit des Nadelventils 20 in der Trennrichtung mit dem einfachen Aufbau höher gemacht werden.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Unter Bezugnahme auf 6 wird ein zweites Ausführungsbeispiel beschrieben und es entspricht einer Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels. In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist eine Strecke L1, die zwischen einem ersten Eingriffsabschnitt 62a und einem zweiten Eingriffsabschnitt 62b eines Anschlagabschnitts 62 eines Nadelventils 120a eines Kraftstoffeinspritzventils 110 definiert ist, kleiner als eine Strecke L2, die zwischen einem ersten Eingriffsabschnitt 64a und einem zweiten Eingriffsabschnitt 64b eines Anschlagabschnitts 64 eines bewegbaren Kerns 134 des Kraftstoffeinspritzventils 110 definiert ist.
Der Eingriffsabschnitt 62a, 62b des Nadelventils 20 ist zwischen dem Eingriffsabschnitt 64a, 64b des bewegbaren Kerns 134 in der Achsrichtung des Nadelventils 120 bewegbar. Ferner ist ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel eine Strecke zwischen dem zweiten Eingriffsabschnitten 62b, 64b kleiner als eine Strecke L3, die zwischen einer Außenwandfläche 138a des bewegbaren Kerns 134 und einem Anziehungsabschnitt 52b definiert ist, wenn der erste Eingriffsabschnitt 62a des Nadelventils 120 und der erste Eingriffsabschnitt 64b des bewegbaren Kerns 134 miteinander in Eingriff sind, und wenn ein Kontaktabschnitt 30 des Nadelventils 120 auf einem Sitzabschnitt 18b aufsitzt.
Das Nadelventil 120 und der bewegbare Kern 134 werden unter Bezugnahme auf 6 beschrieben.
Ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel hat das Nadelventil 120 einen Schaft 122 und den Kontaktabschnitt 30. Der sich benachbart zu dem Sitzabschnitt 18b befindende Kontaktabschnitt 30 hat eine konische Form und ein Durchmesser des Kontaktabschnitts 30 wird kleiner, wenn er sich in Richtung des Sitzabschnitts 18b erstreckt.
Der Schaft 122 hat den Anschlagabschnitt 62, der durch einen ringförmigen Vorsprung 124 definiert ist, der von einer Seitenfläche 122a des Schafts 122 in einer Radialrichtung nach außen vorragt. Der Vorsprung 124 befindet sich an einem Endabschnitt des Schafts 122, der zu dem Kontaktabschnitt 30 entgegengesetzt ist. Der Vorsprung 124 hat eine Endfläche 124a, die zu dem Sitzabschnitt 18b entgegengesetzt ist, und eine Endfläche 124b, die dem Sitzabschnitt 18b benachbart ist.
Der Anschlagabschnitt 62 des Nadelventils 120 hat den ersten Eingriffsabschnitt 62a und den zweiten Eingriffsabschnitt 62b. Der erste Eingriffsabschnitt 62a ist durch die Endfläche 124a des Vorsprungs 124 definiert. Der zweite Eingriffsabschnitt 62b ist durch die Endfläche 124b des Vorsprungs 124 definiert. Die Endflächen 124a, 124b verlaufen ca. senkrecht zu der Achse des Nadelventils 120. Wie dies in 6 gezeigt ist, sind der erste Eingriffsabschnitt 62a und der zweite Eingriffsabschnitt 62b entlang der Achsrichtung des Nadelventils 120 angeordnet.
Der Schaft 122 hat eine Druckaufnahmefläche 126 an der Endfläche 124a und der Druck des Kraftstoffs in dem Kraftstoffdurchlass 60 liegt an der Fläche 126 an. Die Fläche 126 hat eine Form und eine Größe in der Art, dass das Nadelventils 120 in der Sitzrichtung durch eine Differenz zwischen dem an der Fläche 126 anliegenden Kraftstoffdruck und dem an dem Kontaktabschnitt 30 anliegenden Kraftstoffdruck geschoben wird, wenn der Kontaktabschnitt 30 an dem Sitzabschnitt 18b aufgesetzt oder davon getrennt wird.
Ein Prinzip, gemäß dem das Nadelventil 120 in der Sitzrichtung geschoben wird, wird ausgelassen, da dieses Prinzip nahezu das gleiche wie jenes des ersten Ausführungsbeispiels ist.
Der bewegbare Kern 134 hat eine zylindrische Form und wird relativ zu dem Nadelventil 120 in der Achsrichtung hin und her bewegt. Der bewegbare Kern 134 hat die gleiche Achse wie das Nadelventil 120 in einer Art, dass der Vorsprung 124 des Nadelventils 120 sich in dem bewegbaren Kern 134 befindet und dass der bewegbare Kern 134 das Nadelventil 120 in der Achsrichtung überlappt.
Der bewegbare Kern 134 hat ein mit Basis versehenes zylindrisches erstes Element 136 und ein mit Basis versehenes zylindrisches zweites Element 140. Ein Innendurchmesser des ersten Elements 136 ist ca. nahezu gleich wie ein Außendurchmesser des zweiten Elements 140. Wie dies in 6 gezeigt ist, ist das zweite Element 140 derart im Inneren des ersten Elements 136 angeordnet, dass ein offenes Ende des zweiten Elements 140 mit einer Innenwandfläche 138b eines Bodens 138 des ersten Elements 136 in Kontakt ist. Das erste Element 136 und das zweite Element 140 sind beispielsweise mittels Verschweißens aneinander gefügt.
Der bewegbare Kern 134 ist in dem Kraftstoffdurchlass 60 in einer Art angeordnet, dass eine Außenwandfläche 138a des Bodens 138 des ersten Elements 136 sich entgegengesetzt zu dem Kontaktabschnitt 30 befindet, und dass sich eine Außenwandfläche 142a eines Bodens 142 des zweiten Elements 140 dem Kontaktabschnitt 30 gegenüberliegt. Wie dies in 6 gezeigt ist, befindet sich der Vorsprung 124 des Nadelventils 120 in einem Raum, der durch eine Innenwandfläche 142b des Bodens 142 des zweiten Elements 140, eine Innenwandfläche 146a eines Zylinders 146 des zweiten Elements 140, der sich von dem Boden 142 in der Trennrichtung erstreckt, und eine Innenwandfläche 138b des Bodens 138 des ersten Elements 136 definiert ist. Ferner hat der Boden 142 des zweiten Elements 140 ein Durchgangsloch 144, um die Außenwandfläche 142a und die Innenwandfläche 142 des Bodens 142 miteinander zu verbinden und der Schaft 122 passiert das Durchgangsloch 144.
Die Innenwandfläche 146a des Zylinders 146 des zweiten Elements 140 stützt eine Seitenfläche 124c des Vorsprungs 124 von außen in der Radialrichtung derart, dass das zweite Element 140 und das Nadelventil 120 eine Relativbewegung zueinander zumindest in der Achsrichtung aufweisen können. Ferner stützt eine Innenwandfläche 144a des Durchgangslochs 144 eine Seitenfläche 122a des Schafts 122 benachbart zu dem Vorsprung 124 von außerhalb in der Radialrichtung derart, dass das zweite Element 140 und das Nadelventil 120 zumindest in der Achsrichtung eine Relativbewegung zueinander aufweisen können.
Der bewegbare Kern 134 hat den Anschlagabschnitt 64, der eine Bewegung des bewegbaren Kerns 134 relativ zu dem Nadelventil 120 in der Sitzrichtung oder der Trennrichtung stoppt, wenn der bewegbare Kern 134 in der Achsrichtung des Nadelventils 120 bewegt wird, und wenn der Anschlagabschnitt 64 mit dem Anschlagabschnitt 62 des Nadelventils 120 in Eingriff ist. Der Anschlagabschnitt 64 des bewegbaren Kerns 134 hat den ersten Eingriffsabschnitt 64a und den zweiten Eingriffsabschnitt 64b.
Eine Vertiefung 150 ist durch den Boden 138 des ersten Elements 136, den Boden 142 des zweiten Elements 140 und den Zylinder 164 des zweiten Elements 140 definiert und ist von der Innenwandfläche 144a des Durchgangslochs 144 in der Radialrichtung nach außen vertieft. Wie dies in 6 gezeigt ist, befindet sich der Vorsprung 124 in der Vertiefung 150 und ist in der Achsrichtung bewegbar. Der erste Eingriffsabschnitt 64a ist durch die Innenwandfläche 138b des Bodens 138 des ersten Elements 136 definiert und der zweite Eingriffsabschnitt 64b ist durch die Innenwandfläche 142b des Bodens 142 des zweiten Elements 140 definiert.
Der erste Eingriffsabschnitt 64a des bewegbaren Kerns 134 liegt dem ersten Eingriffsabschnitt 62a des Nadelventils 120 gegenüber. Der zweite Eingriffsabschnitt 64b des bewegbaren Kerns 134 liegt dem zweiten Eingriffsabschnitt 62b des Nadelventils 120 gegenüber.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel, welches sich von dem ersten Ausführungsbeispiel unterscheidet, ist die zwischen dem ersten Eingriffsabschnitt 62a und dem zweiten Eingriffsabschnitt 62b des Anschlagabschnitts 62 des Nadelventils 120 definierte Strecke L1 kleiner als die zwischen dem ersten Eingriffsabschnitt 64a und dem zweiten Eingriffsabschnitt 64b des Anschlagabschnitts 64 des bewegbaren Kerns 134 definierte Strecke L2.
Das Nadelventil 120 hat den Anschlagabschnitt 62 und der bewegbare Kern 134 hat den Anschlagabschnitt 64. Der erste Eingriffsabschnitt 62a, 64a und der zweite Eingriffsabschnitt 62b, 64b des Anschlagabschnitts 62, 64 haben die vorstehend beschriebene Positionsbeziehung. Daher kann der bewegbare Kern 134 relativ zu dem Nadelventil 120 in der Achsrichtung um eine Strecke L2-L1 bewegt werden, welche berechnet wird, indem die Strecke L1 von der Strecke L2 subtrahiert wird.
Ein fester Kern 52 ist an einer Stelle derart befestigt, dass eine Strecke zwischen den zweiten Eingriffsabschnitten 62b, 64b kleiner als eine Strecke L3 wird, die zwischen der Außenwandfläche 138 und dem Anziehungsabschnitt 32b definiert ist, wenn der erste Eingriffsabschnitt 62a des Nadelventils 120 und der erste Eingriffsabschnitt 64a des bewegbaren Kerns 134 miteinander in Eingriff sind, und wenn der Kontaktabschnitt 30 des Nadelventils 120 auf dem Sitzabschnitt 18b aufsitzt. Das heißt, die Strecke L3 ist länger als die Strecke L2-L1, die durch Subtrahieren der Strecke L1 von der Strecke L2 berechnet wird.
Daher sind der bewegbare Kern 134 und das Nadelventil 120 ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel in der Trennrichtung in dem Zustand bewegbar, in dem die Eingriffsabschnitte 62b, 64b miteinander in Eingriff sind, nachdem der bewegbare Kern 134 in der Trennrichtung zu dem festen Kern 52 bewegt wurde.
Der Boden 138 des ersten Elements 136 des bewegbaren Kerns 134 hat einen Verbindungspfad 138c zum Verbinden der Außenwandfläche 138a mit der Innenwandfläche 138b. Ein Innenraum 148 ist im Inneren des bewegbaren Kerns 134 durch die Innenwandfläche 138b des Bodens 138 des ersten Elements 136, die Innenwandfläche 146a des Zylinders 146 des zweiten Elements 140, die Endfläche 124a des Nadelventils 120 und den Verbindungspfad 138c definiert. Die Druckaufnahmefläche 126 befindet sich in dem Innenraum 148.
Da Kraftstoff in den Innenraum 148 von dem Kraftstoffdurchlass 60 außerhalb des bewegbaren Kerns 134 strömt, wird von dem Kraftstoffdurchlass 60 Kraftstoffdruck auf die Fläche 126 aufgebracht. Obwohl die Fläche 126 durch den beweglichen Kern 134 bedeckt ist, kann der Kraftstoffdruck auf sichere Weise von dem Kraftstoffdurchlass 60 auf die Fläche 126 aufgebracht werden.
Ein Außendurchmesser der Schraubenfeder 56 ist größer als ein Innendurchmesser einer Öffnung 148a des Verbindungspfads 138c, der sich an einem Ende des bewegbaren Kerns 134 befindet. Daher wird verhindert, dass die Schraubenfeder 156 in den Innenraum 148 eingesetzt wird. Somit wird die elastische Kraft der Schraubenfeder 56 lediglich auf den bewegbaren Kern 134 aufgebracht, wird jedoch nicht auf das Nadelventil 120 aufgebracht.
Die Endflächen 124a und 124b des Vorsprungs 124 des Nadelventils 120 entsprechen den Außenflächen eines Vorsprungs. Die Innenwandfläche 138b des Bodens 138 des ersten Elements 136 und die Innenwandfläche 142b des Bodens 142 des zweiten Elements 140 entsprechen Innenflächen einer Vertiefung. Die Innenwandfläche 138b entspricht einer Innenwandfläche, die dem Sitzabschnitt entgegengesetzt ist, und die Innenwandfläche 142b entspricht einer Innenfläche, die dem Sitzabschnitt benachbart ist.
Arbeitsabläufe des Kraftstoffeinspritzventils 110 werden unter Bezugnahme auf 7A bis 8C erläutert.
Wie dies in 7A gezeigt ist, wird die magnetische Anziehungskraft in dem Anziehungsabschnitt 52b des festen Kerns 52 nicht erzeugt, wenn keine Elektrizität zu der Spule 50 zugeführt wird. Daher wird der bewegbare Kern 134 durch die elastische Kraft der Schraubenfeder 56 in der Sitzrichtung bewegt, so dass der erste Eingriffsabschnitt 64a des bewegbaren Kerns 134 und der erste Eingriffsabschnitt 62a des Nadelventils 120 miteinander in Eingriff sind. Zu diesem Zeitpunkt ist der zweite Eingriffsabschnitt 64b des bewegbaren Kerns 134 von dem zweiten Eingriffsabschnitt 62b des Nadelventils 120 lediglich um die Strecke L1-L2 getrennt, wie dies in 7A gezeigt ist. Da der erste Eingriffsabschnitt 62a und der erste Eingriffsabschnitt 64a miteinander in Eingriff sind, wird die an dem bewegbaren Kern 134 in der Sitzrichtung anliegende elastische Kraft durch den ersten Eingriffsabschnitt 62a und den ersten Eingriffsabschnitt 64a auf das Nadelventil 120 übertragen. Somit wird der Kontaktabschnitt 30 auf den Sitzabschnitt 18b aufgesetzt.
Da die Kraftstoffzufuhr von dem Kraftstoffdurchlass 60 in das Einspritzloch 18c gestoppt ist, wird der Kraftstoff nicht von dem Einspritzloch 18c eingespritzt. Da ferner die Schraubenfeder 56 den bewegbaren Kern 134 in der Sitzrichtung drückt, bleibt das Nadelventil 120 kontinuierlich sitzend.
Wenn zu der Spule 50 Elektrizität zugeführt wird, wird in der Spule 50 ein Magnetfeld erzeugt, so dass ein magnetischer Induktionsfluss in das Gehäuse 54, den ersten magnetischen Abschnitt 12a, den bewegbaren Kern 134, den festen Kern 52 und den zweiten magnetischen Abschnitt 12c fließt. Somit kann ein Magnetkreis ausgebildet werden. Dadurch tritt in dem Anziehungsabschnitt 52b des festen Kerns 52 eine magnetische Anziehungskraft auf. Falls die magnetische Anziehungskraft größer als die elastische Kraft der Schraubenfeder 56 wird, fängt der bewegbare Kern 134 damit an, sich in der Trennrichtung zu bewegen, und zwar auf Grundlage einer Kraft, die durch Subtrahieren der elastischen Kraft von der magnetischen Anziehungskraft berechnet wird. Wenn der erste Eingriffsabschnitt 64a und der erste Eingriffsabschnitt 62a miteinander in Eingriff sind, dann ist der zweite Eingriffsabschnitt 64b des bewegbaren Kerns 134 von dem zweiten Eingriffsabschnitt 62b des Nadelventils 120 lediglich um die Strecke L1-L2 beabstandet. Daher kann lediglich der bewegbare Kern 134 in der Trennrichtung zu dem Anziehungsabschnitt 52b bewegt werden, bis der zweite Eingriffsabschnitt 64b und der zweite Eingriffsabschnitt 62b miteinander in Eingriff sind, wie dies in 7B gezeigt ist. Bevor der zweite Eingriffsabschnitt 64b und der zweite Eingriffsabschnitt 62b miteinander in Eingriff sind, bleibt das Nadelventil 120 infolge der Achsschubkraft aufsitzend, welche durch die Differenz zwischen dem an der Aufnahmefläche 126 anliegenden Druck und dem an dem Kontaktabschnitt 30 anliegenden Druck erzeugt wird.
Wenn, wie dies in 7B gezeigt ist, der bewegbare Kern 134 in der Trennrichtung bewegt wird, ist der zweite Eingriffsabschnitt 64b des bewegbaren Kerns 134 mit dem zweiten Eingriffsabschnitt 62b des Nadelventils 120 in Eingriff. Wenn der zweite Eingriffsabschnitt 62b und der zweite Eingriffsabschnitt 64b miteinander in Eingriff sind, dann wird der bewegbare Kern 134 daran gehindert, sich relativ zu dem Nadelventil 120 in der Trennrichtung zu bewegen. Zu diesem Zeitpunkt werden die Außenwandfläche 138a des bewegbaren Kerns 134 und der Anziehungsabschnitt 52b des festen Kerns 52 um eine Strecke L3-(L2-L1) voneinander getrennt. Daher wird das Nadelventil 120 zusammen mit dem bewegbaren Kern 134 in der Trennrichtung zu dem Anziehungsabschnitt 52b bewegt, wie dies in 7C gezeigt ist, wenn durch die zu der Spule 50 zugeführte Elektrizität die magnetische Anziehungskraft an dem Anziehungsabschnitt 25b erzeugt wird.
Wenn der zweite Eingriffsabschnitt 64b des bewegbaren Kerns 134 ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel mit dem zweiten Eingriffsabschnitt 62b des Nadelventils 120 in Eingriff ist, wird durch die Eingriffsabschnitte 62b und 64b eine Kraft auf das Nadelventil 120 übertragen, welche durch Subtrahieren der elastischen Kraft von einer Stoßkraft des bewegbaren Kerns 134 und der an dem bewegbaren Kern 134 anliegenden magnetischen Anziehungskraft berechnet wird. Das Nadelventil 120 wird in Übereinstimmung mit einer Kraft, die durch Subtrahieren der Kraft zum Schieben des Nadelventils 120 in der Sitzrichtung von der von dem bewegbaren Kern 134 übertragenen Kraft berechnet wird, in der Trennrichtung bewegt. Dadurch wird der Kontaktabschnitt 30 von dem Sitzabschnitt 18b getrennt.
Falls der Kontaktabschnitt 30 von dem Sitzabschnitt 18b getrennt wird, wird zwischen dem Kontaktabschnitt 30 und dem Sitzabschnitt 18b ein Spalt erzeugt. Kraftstoff wird von dem Kraftstoffdurchlass 60 durch den Spalt zu dem Einspritzloch 18c zugeführt und der Kraftstoff wird von dem Einspritzloch 18c eingespritzt.
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel werden, während das Nadelventil 120 in der Trennrichtung bewegt wird, die magnetische Anziehungskraft und die Stoßkraft des bewegbaren Kerns 134 auf das Nadelventil 120 aufgebracht. Selbst wenn die Positionsbeziehung der Eingriffsabschnitte 62a, 62b, 64a, 64b von denen des ersten Ausführungsbeispiels verschieden sind, kann daher die Bewegungsgeschwindigkeit des Nadelventils 120 in der Trennrichtung erhöht werden. Somit kann ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel ein Anteil von Kraftstoff mit relativ großem Partikeldurchmesser reduziert werden, wenn der Kraftstoff von dem Einspritzloch 18c eingespritzt wird.
Wenn die Eingriffsabschnitte 62b und 64b miteinander in Eingriff sind, dann sind die Eingriffsabschnitte 62a und 64a nicht miteinander in Eingriff. In diesem Fall kann es sein, dass ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, die Bewegung des Nadelventils 120 nicht der Bewegung des bewegbaren Kerns 134 entspricht, nachdem die Eingriffsabschnitte 62b, 64b miteinander in Eingriff gekommen sind. Zu diesem Zeitpunkt kann die Kraftstoffeinspritzung nicht präzise durchgeführt werden.
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel hat das Nadelventil 120 die Druckaufnahmefläche 126. Der Eingriff zwischen dem zweiten Eingriffsabschnitt 62b des Nadelventils 120 und dem zweiten Eingriffsabschnitt 64b des bewegbaren Kerns 134 kann beibehalten werden, da der Kraftstoffdruck von dem Kraftstoffdurchlass 60 auf die Aufnahmefläche 126 aufgebracht wird, selbst wenn der Kontaktabschnitt 30 von dem Sitzabschnitt 18b beabstandet ist. Somit kann die Kraftstoffeinspritzung präzise durchgeführt werden, da die Trennbewegung des Nadelventils 120 der Bewegung des bewegbaren Kerns 134 folgend gemacht werden kann.
Wenn die zweiten Eingriffsabschnitte 62b und 64b miteinander in Eingriff sind und wenn der bewegbare Kern 134 um die Strecke L3-(L2-L1) bewegt wird, wie dies in 7C gezeigt ist, wird die Außenwandfläche 138a des bewegbaren Kerns 134 mit dem Anziehungsabschnitt 52b kollidieren. Falls der bewegbare Kern 134 mit dem Anziehungsabschnitt 52b kollidiert, wird der bewegbare Kern 134 in der Sitzrichtung rückprallen. Da die Relativbewegung zwischen dem bewegbaren Kern 134 und dem Nadelventil 120 möglich ist, kann das Nadelventil 120 mit der Bewegung in der Trennrichtung infolge der Trägheitskraft fortfahren. Somit wird das Nadelventil 120 durch den Rückprall des bewegbaren Kerns 134 an dem festen Kern 52 weniger beeinträchtigt. Demgemäß kann eine Einspritzratenvariation reduziert werden, wenn das Nadelventil 120 den maximalen Hub aufweist.
Falls die zu der Spule 50 zugeführte Elektrizität in dem Zustand gestoppt wird, in dem der bewegbare Kern 134 mit dem festen Kern 52 in Kontakt ist, wie dies in 8A gezeigt ist, wird die in dem Anziehungsabschnitt 52b des festen Kerns 52 erzeugte magnetische Anziehungskraft ausgelöscht. Dadurch wird der bewegbare Kern 134 durch die elastische Kraft der Schraubenfeder 56 in der Sitzrichtung bewegt. Wenn die magnetische Anziehungskraft ausgelöscht ist, dann werden der erste Eingriffsabschnitt 62a des Nadelventils 120 und der erste Eingriffsabschnitt 64a des bewegbaren Kerns 134 voneinander getrennt, so dass lediglich der bewegbare Kern 134 in der Sitzrichtung bewegt wird, da das Nadelventil 120 versucht, infolge der Trägheitskraft bei diesem Ereignis zu verbleiben. Das Nadelventil 120 kann zudem infolge der Achsschubkraft in der Sitzrichtung auf Grundlage der Differenz zwischen dem auf die Fläche 126 aufgebrachten Kraftstoffdruck und dem auf den Kontaktabschnitt 30 aufgebrachten Kraftstoffdruck zusammen mit dem bewegbaren Kern 134 in der Sitzrichtung bewegt werden. Ein Fall, in dem lediglich der bewegbare Kern 134 bewegt wird, wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beschrieben.
Falls der bewegbare Kern 134 in der Sitzrichtung bewegt wird, wie dies in 8B gezeigt ist, werden der Eingriff zwischen dem zweiten Eingriffsabschnitt 62b des Nadelventils 120 und dem zweiten Eingriffsabschnitt 64b des bewegbaren Kerns 134 aufgehoben. Falls der bewegbare Kern 134 weiter in der Sitzrichtung bewegt wird, wird dann der erste Eingriffsabschnitt 64a des bewegbaren Kerns 134 mit dem ersten Eingriffsabschnitt 62a des Nadelventils 120 in Eingriff kommen. Zu diesem Zeitpunkt wird der Kontaktabschnitt 30 des Nadelventils 120 von dem Sitzabschnitt 18b getrennt.
Da der erste Eingriffsabschnitt 62a und der erste Eingriffsabschnitt 64a miteinander in Eingriff sind, wird der bewegbare Kern 134 daran gehindert, sich in der Sitzrichtung relativ zu dem Nadelventil 120 zu bewegen. Daher wird die auf den beweglichen Kern 134 angelegte elastische Kraft der Schraubenfeder 56 durch den ersten Eingriffsabschnitt 62a und den ersten Eingriffsabschnitt 64a auf das Nadelventil 120 übertragen. Dadurch wird das Nadelventil 120 zusammen mit dem bewegbaren Kern 134 in der Sitzrichtung bewegt.
Wie dies in 8C gezeigt ist, wird der Kontaktabschnitt 30 des Nadelventils 120 wieder auf den Sitzabschnitt 18b aufgesetzt und der Spalt zwischen dem Kontaktabschnitt 30 und dem Sitzabschnitt 18b wird beseitigt. Dadurch stoppt die Kraftstoffeinspritzung von dem Einspritzloch 18c, da die Kraftstoffzufuhr von dem Kraftstoffdurchlass 60 zu dem Einspritzloch 18c stoppt. Die Schraubenfeder 56 drückt den bewegbaren Kern 134 ständig in der Sitzrichtung. Daher wird die elastische Kraft durch den ersten Eingriffsabschnitt 62a und den ersten Eingriffsabschnitt 64a auf das Nadelventil 120 übertragen, selbst nachdem das Nadelventil 120 auf dem Sitzabschnitt 18b aufsitzt. Dadurch wird der Sitzzustand des Nadelventils 120 beibehalten. Genauer gesagt kann der bewegbare Kern 134 gleichzeitig infolge der Schraubenfeder 56 in einer Art in Position gehalten werden, dass der erste Eingriffsabschnitt 62a und der erste Eingriffsabschnitt 64a miteinander in Eingriff sind und dass der zweite Eingriffsabschnitt 62b und der zweite Eingriffsabschnitt 64b voneinander getrennt sind.
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel kann das Nadelventil 120 ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel lediglich durch die einzelne Schraubenfeder 56 sitzend auf dem Sitzabschnitt 18b beibehalten werden. Ferner kann sich der bewegbare Kern 134 in einer Art an einer vorbestimmten Stelle befindlich beibehalten, dass die Eingriffsabschnitte 62b und 64b voneinander getrennt sind. Das heißt, ein Anschlag oder ein elastisches Element zum Drücken des bewegbaren Kerns 134 auf den Anschlag ist zum Halten des bewegbaren Kerns 134 an der vorbestimmten Stelle verglichen mit dem herkömmlichen Kraftstoffeinspritzventil nicht erforderlich. Infolge der Schraubenfeder 56 des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird das Nadelventil 120 sitzend auf dem Sitzabschnitt 18b beibehalten und der bewegbare Körper 134 wird sich an der vorbestimmten Stelle befindlich beibehalten. Dementsprechend kann die Bewegungsgeschwindigkeit des Nadelventils 120 in der Trennrichtung mit dem einfachen Aufbau höher gemacht werden.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
Unter Bezugnahme auf 9 wird ein drittes Ausführungsbeispiel beschrieben und entspricht einer Modifikation des zweiten Ausführungsbeispiels.
Unter Bezugnahme auf 9 werden ein Nadelventil 220 und ein bewegbarer Kern 234 eines Kraftstoffeinspritzventils 210 beschrieben.
Ähnlich wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel hat das Nadelventil 220 einen Schaft und einen Kontaktabschnitt 30. Der Kontaktabschnitt 30 hat eine konische Form und ein Durchmesser des Kontaktabschnitts 30 wird mit sich zu dem Sitzabschnitt 18b erstreckenden Kontaktabschnitts 30 kleiner.
Der Schaft 222 hat einen ringförmigen Vorsprung 224, der von einer Seitenfläche 222a des Schafts 222 in einer Radialrichtung nach außen vorragt. Der Vorsprung 224 befindet sich an einer vorbestimmten Stelle in der Achsrichtung. Der Vorsprung 224 hat eine Endfläche 224a und eine Endfläche 224b, die einander entgegengesetzt sind. Die Endfläche 224a, 224b hat eine konische Form in einer Art, dass eine Abmessung zwischen den Endflächen 224a, 224b mit einem Annähern einer Vertiefung 250 des bewegbaren Kerns 234 kleiner wird. Das heißt, die Endflächen 224a, 224b sind relativ zu einer Ebene geneigt, die senkrecht zu der Achsrichtung des Nadelventils 220 verläuft. Ferner ist eine Endfläche 224c des Vorsprungs 224 in der Radialrichtung zwischen den Endflächen 224a, 224b definiert und nicht mit der Vertiefung 250 in Kontakt.
Der Vorsprung 224 des Nadelventils 220 definiert einen Anschlagabschnitt 62 mit einem ersten Eingriffsabschnitt 62a und einem zweiten Eingriffsabschnitt 62b. Der erste Eingriffsabschnitt 62a ist durch die Endfläche 224a des Vorsprungs 224 definiert, der sich entgegengesetzt des Sitzabschnitts 18b befindet. Der zweite Eingriffsabschnitt 62b ist durch die Endfläche 224b des Vorsprungs 224 benachbart zu dem Sitzabschnitt 18b definiert. Der erste Eingriffsabschnitt 62a und der zweite Eingriffsabschnitt 62b sind entlang der Achsrichtung des Nadelventils 220 angeordnet.
Der Schaft 222 hat eine Druckaufnahmefläche 226, die sich an einem Ende entgegengesetzt des Kontaktabschnitts 30 in der Trennrichtung befindet. Die Fläche 226 hat eine Form und eine Größe in einer Art, dass das Nadelventil 220 durch eine Differenz in der Sitzrichtung zwischen einem an der Fläche 226 anliegenden Kraftstoffdruck und einem an dem Kontaktabschnitt 30 anliegenden Kraftstoffdruck in der Sitzrichtung verschoben wird, wenn der Kontaktabschnitt 30 auf dem Sitzabschnitt 18b aufsitzt oder davon getrennt ist.
Der Schaft 222 hat einen Stützabschnitt 224d, der durch eine Innenwandfläche 18a eines Düsenkörpers 18 zu stützen ist. Der Stützabschnitt 224d befindet sich benachbart zu dem Kontaktabschnitt 30 und ist von dem Vorsprung 224 beabstandet. Die Innenwandfläche 18a stützt den Stützabschnitt 224d in einer solchen Art, dass die Bewegung des Stützabschnitts 224d in der Achsrichtung ermöglicht ist und in einer die Achsrichtung schneidenden Richtung, d. h. der Radialrichtung verhindert ist. Wie dies in 10 gezeigt ist, ist ein Querschnitt des Stützabschnitts 224 nicht kreisförmig sondern nahezu rechteckig. Die Ecken der rechteckigen Form werden durch die Innenwandfläche 18a gestützt. Ein Kraftstoffdurchlass 18d ist zwischen den anderen Teilen der rechteckigen Form und der Innenwandfläche 18a definiert und Kraftstoff strömt durch den Kraftstoffdurchlass 18d zu dem Einspritzloch 18c.
Der bewegbare Kern 234 hat ein zylindrisches erstes Element 236 und ein mit Basis versehenes zylindrisches zweites Element 240. Die Innenwandfläche 12d des Rohrelements 12 stützt eine Seitenfläche 238b des ersten Elements 236 von außen in der Radialrichtung, wodurch die Bewegung des bewegbaren Kerns 234 in der Radialrichtung verhindert wird. Ferner darf sich der bewegbare Kern 234 gleitend in der Achsrichtung bewegen.
Das erste Element 236 hat eine Endfläche 238h und eine Vertiefung 238d, die in der Trennrichtung von der Endfläche 238h vertieft ist. Wie dies in 9 gezeigt ist, befindet sich in der Vertiefung 238d ein Endabschnitt des Schafts 222 entgegengesetzt zu dem Kontaktabschnitt 30. Ferner hat das erste Element 236 einen Verbindungspfad 238c zum Verbinden eines Bodens der Vertiefung 238d mit einer Endfläche 238a des ersten Elements 236 gegenüberliegend des festen. Kerns 52. Eine Innenwandfläche 238e der Vertiefung 238d stützt die Seitenfläche 222a des Schafts 222 von außen in der Radialrichtung und der gestützte Abschnitt befindet sich benachbart zu dem Vorsprung 224. Somit darf sich der Schaft 222 in der Achsrichtung gleitend bewegen und wird daran gehindert, sich in der Radialrichtung zu bewegen.
Das erste Element 236 hat einen zylindrischen Abdeckungsabschnitt 238g, der sich von der Endfläche 238h um eine Öffnung der Vertiefung 238d in der Sitzrichtung erstreckt. Der Abdeckungsabschnitt 238g umgibt die Endfläche 238h und das zweite Element 240. Die Innenwandfläche 238e der Vertiefung 238d hat einen vertieften Verbindungspfad 238f. Infolge des Pfads 238f ist ein sich benachbart zu der Endfläche 238h befindlicher Kraftstoffraum 250a mit dem Verbindungspfad 238c in Verbindung. In diesem Ausführungsbeispiel hat der Verbindungspfad 238f vier Abschnitte in der Umfangsrichtung, wie dies in 11 gezeigt ist. 11 zeigt lediglich einen Querschnitt des ersten Elements 236.
Das zweite Element 240 hat eine im Wesentlichen zylindrische Form und befindet sich im Inneren des Abdeckungsabschnitts 238g. Ein Boden 242 des zweiten Elements 240 befindet sich in der Sitzrichtung. Ein zylindrischer Seitenabschnitt 246 erstreckt sich von dem Boden 242 in der Achsrichtung und hat eine Endfläche 246a. Die Endfläche 246a ist mit der Endfläche 238h in Kontakt, die von dem Abdeckungsabschnitt 238g des ersten Elements 236 umgeben ist. Das zweite Element 240 hat einen Raum 246b an einer Ecke des Seitenabschnitts 246. Der Raum 246b ist in einer Richtung entgegengesetzt einer Verankerung des Abdeckungsabschnitts 238g vertieft.
Ein Innendurchmesser des Seitenabschnitts 246 des zweiten Elements 240 ist größer als ein Innendurchmesser der Vertiefung 238d des ersten Elements 236. Daher liegt eine Innenwandfläche 242a des Bodens 242 des zweiten Elements 240 der Endfläche 238h des ersten Elements 236 gegenüber.
Ferner hat der Boden 242 ein Durchgangsloch 244 und die Welle 222 des Nadelventils 220 benachbart zu dem Vorsprung 224 passiert das Durchgangsloch 244. Ferner hat eine Innenwandfläche 244a des Durchgangslochs 244 einen vertieften Verbindungspfad 244b. Infolge des Pfads 244b sind der Kraftstoffraum 250a und der Kraftstoffdurchlass 60, der sich außerhalb des bewegbaren Kerns 234 befindet, miteinander in Verbindung. Der Kraftstoffraum 250a befindet sich zwischen der Innenwandfläche 242a des Bodens des zweiten Elements 240 und der Endfläche 238h des ersten Elements 236. In diesem Ausführungsbeispiel hat der Verbindungspfad 244b vier Abschnitte in der Umfangsrichtung, wie dies in 12 gezeigt ist. 12 zeigt lediglich einen Querschnitt des zweiten Elements 240.
Eine axiale Länge des zweiten Elements 240 ist nahezu gleich wie jene des Abdeckungsabschnitts 238g. Der Abdeckungsabschnitt 238g hat eine Länge zumindest in einer solchen Art, dass sich ein Ende des Abdeckungsabschnitts 238g näher an dem Sitzabschnitt 18b als die Innenwandfläche 242e des Bodens 242 befindet, wenn sich das zweite Element 240 in dem Abdeckungsabschnitt 238g befindet. Das erste Element 236 und das zweite Element 240 sind mittels eines Verschweißungsabschnitts 252 miteinander verschweißt. Wie dies in 9 gezeigt ist, befindet sich der Verschweißungsabschnitt 252 näher an dem Sitzabschnitt 18b als die Innenwandfläche 242a des Bodens 242 des zweiten Elements 240.
Die Vertiefung 250 des bewegbaren Kerns 234 ist durch das erste Element 236 und das zweite Element 240 definiert, wie dies in 9 gezeigt ist. Innenflächen der Vertiefung 250, die einander in der Achsrichtung gegenüberliegen, sind durch die Endfläche 238h des ersten Elements 236 und die Innenwandfläche 242a des Bodens 242 des zweiten Elements 240 definiert. Die Flächen 238h, 242a verlaufen ca. senkrecht zu der Achsrichtung. Die Vertiefung 250 entspricht einem Anschlagabschnitt 64 des bewegbaren Kerns 234. Die Endfläche 238h, die sich entgegengesetzt zu dem Sitzabschnitt 18b befindet, ist ein erster Eingriffsabschnitt 64a des Anschlagabschnitts 64. Die Innenwandfläche 242a, die sich benachbart zu dem Sitzabschnitt 18b befindet, ist ein zweiter Eingriffsabschnitt 64b des Anschlagabschnitts 64.
In dem dritten Ausführungsbeispiel ist die Strecke L1, die zwischen dem ersten Eingriffsabschnitt 62a und dem zweiten Eingriffsabschnitt 62b des Anschlagabschnitts 62 des Nadelventils 220 definiert ist, ähnlich wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel kleiner als eine Strecke L2, die zwischen dem ersten Eingriffsabschnitt 64a und dem zweiten Eingriffsabschnitt 64b des Anschlagabschnitts 64 des bewegbaren Kerns 234 definiert ist. Daher kann der bewegbare Kern 234 relativ zu dem Nadelventil 220 in der Achsrichtung um eine Strecke L2-L1 bewegt werden, die durch Subtrahieren der Strecke L1 von der Strecke L2 berechnet wird.
Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist die Strecke zwischen den zweiten Eingriffsabschnitten 62b, 64b ähnlich wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel kleiner als die Strecke L3, die zwischen der Endfläche 238a des bewegbaren Kerns 234 und dem Anziehungsabschnitt 52b definiert ist, wenn der erste Eingriffsabschnitt 62a des Nadelventils 220 und der erste Eingriffsabschnitt 64a des bewegbaren Kerns 234 miteinander in Eingriff sind und wenn der Kontaktabschnitt 30 des Nadelventils 220 auf dem Sitzabschnitt 18b aufsitzt. Daher kann sich das Nadelventil 220 zusammen mit dem bewegbaren Kern 234 in Richtung des festen Kerns 22 bewegen.
Die Strecken L1, L2, L3 des Kraftstoffeinspritzventils 210 des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind gleich wie jene des zweiten Ausführungsbeispiels. Daher haben das Nadelventil 220 und der bewegbare Kern 234 die gleichen Betriebsweisen wie das Nadelventil 120 und der bewegbare Kern 134 des zweiten Ausführungsbeispiels, so dass die Beschreibung der Betriebsweisen ausgelassen wird.
Die Endfläche 224a des Vorsprungs 224 hat einen Winkel relativ zu der Achsrichtung und der Winkel unterscheidet sich von dem der Endfläche 238h der Vertiefung 250. Die Endfläche 224b des Vorsprungs 224 hat einen Winkel relativ zu der Achsrichtung und der Winkel unterscheidet sich von dem der Innenwandfläche 242a. Vorteile dieser Merkmale werden nachstehend beschrieben.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel aus 6 verläuft die Endfläche 124a, 124b des Vorsprungs 124 des Nadelventils 120 entsprechend des Eingriffsabschnitts 62a, 62b ca. parallel zu einer Ebene, die senkrecht zu der Achsrichtung verläuft. Ferner verlaufen die Innenwandflächen 138b, 142b der Vertiefung 150 des beweglichen Kerns 134, die den Eingriffsabschnitten 64a, 64b entsprechen, nahezu parallel zu einer Ebene, die senkrecht zu der Achsrichtung verläuft.
Daher haben die Eingriffsabschnitte 62a, 64a einen Flächenkontakt, wenn die Eingriffsabschnitte 62a, 64a miteinander in Eingriff sind, und die Eingriffsabschnitte 62b, 64b haben einen Flächenkontakt, wenn die Eingriffsabschnitte 62b, 64b miteinander in Eingriff sind.
Falls in diesem Fall in die Vertiefung 150 eingefüllter Kraftstoff in einen winzigen Spalt zwischen den Eingriffsabschnitten 62a, 64a strömt, dann werden die Eingriffsabschnitte 62a, 64a durch die Oberflächenspannung des Kraftstoffs aneinander angezogen bzw. adsorbiert. Mit größer festgelegter Kontaktfläche wird die Adsorptionskraft größer, da eine Menge des zwischen den Eingriffsabschnitten 62a, 64a strömenden Kraftstoffs erhöht wird.
Falls beispielsweise der bewegbare Kern 134 mit der Bewegung in der Trennrichtung anfängt, während die ersten Eingriffsabschnitte 62a, 64a miteinander in Eingriff sind, wird die Bewegung des bewegbaren Kerns 34 durch die Adsorption verhindert. In diesem Fall kann das Ansprechverhalten des bewegbaren Kerns 134 verschlechtert werden. Falls ferner der bewegbare Kern 134 die Bewegung in der Sitzrichtung startet, während die zweiten Eingriffsabschnitte 62b, 64b miteinander in Eingriff sind, wird die Bewegung des bewegbaren Kerns 134 durch die Adsorption beschränkt. In diesem Fall kann das Ansprechverhalten des bewegbaren Kerns 134 gesenkt werden. Ferner kann das Ansprechverhalten des Nadelventils 120 ebenso verschlechtert werden. Das Verschlechtern des Ansprechverhaltens ist umso größer, je größer die Adsorptionskraft ist.
Im Gegensatz dazu ist gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel die Endfläche 224a des Vorsprungs 224 des Nadelventils 220 relativ zu der zu der Achsrichtung senkrecht verlaufenden Ebene geneigt und die Endfläche 238h des ersten Elements 236 des bewegbaren Kerns 234 ist nahezu parallel zu dieser Ebene. Daher unterscheidet sich die Winkel der Endfläche 224a und der Endfläche 238h bezüglich der Achsrichtung. Wenn die ersten Eingriffsabschnitte 62a, 64a miteinander in Eingriff sind, dann haben die Eingriffsabschnitte 62a, 64a einen linearen Kontakt.
Ferner ist die Endfläche 224b des Vorsprungs 224 des Nadelventils 220 relativ zu der senkrecht zu der Achsrichtung verlaufenden Ebene geneigt und die Innenwandfläche 242a des Bodens 242 des zweiten Elements 240 ist ca. parallel zu der Ebene. Daher ist der Winkel relativ zu der Achsrichtung zwischen der Endfläche 224b und der Innenwandfläche 242a verschieden. Wenn die zweiten Eingriffsabschnitte 62b, 64b miteinander in Eingriff sind, haben die Eingriffsabschnitte 62b, 64b somit einen linearen Kontakt.
Infolge des linearen Kontakts kann die Menge des zwischen den Eingriffsabschnitten 62a, 64a strömenden Kraftstoffs und die Menge des zwischen den Eingriffsabschnitten 62b, 64b strömenden Kraftstoffs verglichen mit dem Fall eines Flächenkontakts verringert werden. Daher können die zwischen den Eingriffsabschnitten 62a, 64a erzeugte Adsorptionskraft und die zwischen den Eingriffsabschnitten 62b, 64b erzeugte Adsorptionskraft verringert werden. Somit kann verglichen mit dem Fall des Flächenkontakts ein gutes Ansprechverhalten des bewegbaren Kerns 234 beibehalten werden und ein gutes Ansprechverhalten des Nadelventils 220 in dem dritten Ausführungsbeispiel kann beibehalten werden.
Alternativ können die Flächen 238h, 242a konisch verlaufen, während die Flächen 224a, 224b parallel zu der zur Achsrichtung senkrecht verlaufenden Ebene festgelegt werden. In diesem Fall kann eine Abmessung zwischen den Flächen 238h, 242a mit Annäherung an den Vorsprung 224 zunehmen und die gleichen Vorteile können erhalten werden.
Vorteile des Verbindungspfads 238f, 244b des bewegbaren Kerns 234 werden nachstehend beschrieben.
Der Kraftstoffdruck in dem Kraftstoffraum 250a der Vertiefung 250, die zwischen der Endfläche 238h und der Innenwandfläche 242a definiert ist, werden nun beschrieben. Da sich der bewegbare Kern 234 in dem Rohrelement 12 befindet, durch welches der Kraftstoff führt, ist der Kraftstoffraum 250a mit Kraftstoff gefüllt.
Falls in dem zweiten Ausführungsbeispiel beispielsweise der Vorsprung 224 durch die Bewegung des bewegbaren Kerns 134 in dem Kraftstoffraum 250a bewegt wird, wird der Kraftstoff in dem Kraftstoffraum 250a durch den Vorsprung 224 gestört, so dass der Druck des Kraftstoffraums 250a instabil wird. In diesem Fall können die Bewegungen des beweglichen Kerns 134 und des Nadelventils 120 stabil werden.
Im Gegensatz dazu hat der bewegbare Kern 234 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel den Verbindungspfad 238c, 238f, 244b. Der Kraftstoffraum 250a ist mit dem Kraftstoffdurchlass 60 außerhalb des bewegbaren Kerns 234 durch den Verbindungspfad 238c, 238f in Verbindung. Ferner ist der Kraftstoffraum 250a mit dem Kraftstoffdurchlass 60 außerhalb des bewegbaren Kerns 234 durch den Verbindungspfad 244b in Verbindung. Daher kann der Kraftstoff des Kraftstoffraums 250a einfach aus dem bewegbaren Kern 234 abgegeben werden oder der Kraftstoff kann einfach von außerhalb des bewegbaren Kerns 234 in den Kraftstoffraum 250a strömen.
Falls der bewegbare Kern 234 beispielsweise die Bewegung in der Sitzrichtung startet, während die zweiten Eingriffsabschnitte 62b, 64b miteinander in Eingriff sind, wird der Kraftstoff in dem Kraftstoffraum 250a durch den Vorsprung 224 gestört. Zu diesem Zeitpunkt wird der Kraftstoffraum zwischen der Endfläche 238h und der Endfläche 224a allmählich kleiner gemacht und der Kraftstoffraum zwischen der Innenwandfläche 242a und der Endfläche 224b wird allmählich größer gemacht. Wenn in dem Kraftstoffraum 250a eine Volumenvariation erzeugt wird, dann strömt der Kraftstoff um die Endfläche 224a durch den Pfad 238f, 238c in den Kraftstoffdurchlass 60 und der Kraftstoff strömt von dem Kraftstoffdurchlass 60 durch den Pfad 244b zu der Endfläche 224b. Daher kann der Druck des Kraftstoffraums 250a selbst dann stabil sein, wenn der Vorsprung 224 bewegt wird. Somit kann infolge des Pfads 238c, 238f, 244b der Druck des Kraftstoffraums 250a stabil sein, falls der bewegbare Kern 234 bewegt wird. Daher können die Bewegungen des bewegbaren Kerns 234 und des Nadelventils 220 stabil gemacht werden. Der bewegbare Kern ist nicht darauf beschränkt, dass er alle Pfade 238c, 238f und 244b hat. Das Nadelventil 220 kann eine stabile Bewegung aufweisen, falls der bewegbare Kern 234 lediglich einen von den Pfaden 238c, 238f und 244b aufweist.
Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist der Pfad 238f, 244b an einer vorbestimmten Stelle derart zu der Vertiefung 250 offen, dass die Kontaktfläche zwischen den Eingriffsabschnitten 62a, 64a und die Kontaktfläche zwischen den Eingriffsabschnitten 62b, 64b weiter verringert werden kann.
Ein Ende des Pfads 238f in der Nähe der Vertiefung 250 ist in dem ersten Eingriffsabschnitt 64a offen, so dass er mit dem ersten Eingriffsabschnitt 62a in Kontakt ist. In diesem Fall ist die Kontaktfläche zwischen den Eingriffsabschnitten 62a, 64a verglichen mit einem Fall verringert, in dem der Pfad 238f an den anderen Stellen offen ist, wie dies in 11 gezeigt ist. Daher kann die Adsorptionskraft weiter verringert werden, so dass das Ansprechverhalten des bewegbaren Kerns 234 in der Trennrichtung weiter verbessert werden kann.
Ein Ende des Pfads 244b in der Nähe der Vertiefung 250 ist in dem zweiten Eingriffsabschnitt 64b offen, so dass er mit dem zweiten Eingriffsabschnitt 62b in Kontakt ist. In diesem Fall ist, wie dies in 12 gezeigt ist, die Kontaktfläche zwischen den Eingriffsabschnitten 62b, 64b verglichen mit einem Fall verkleinert, in dem der Pfad 244b an den anderen Stellen offen ist. Daher kann die Adsorptionskraft weiter verringert werden, so dass das Ansprechverhalten des bewegbaren Kerns 234 in der Sitzrichtung weiter verbessert werden kann.
Wenn ferner der Pfad 238f, 244b die vorstehend erwähnte Öffnungsposition hat, dann befindet sich der Pfad 238f benachbart zu dem Eingriff zwischen den Eingriffsabschnitten 62a, 64a und der Pfad 244b befindet sich benachbart zu den Eingriffsabschnitten 62b, 64b. Wenn daher die Eingriffsabschnitte 62a, 64a voneinander getrennt sind oder wenn die Eingriffsabschnitte 62b, 64b voneinander getrennt sind, kann Kraftstoff schnell in die Pfade 238f, 244b strömen und die Oberflächenspannung des Kraftstoffs kann schnell verringert werden. Somit kann die Adsorptionskraft schnell verringert werden. Dementsprechend kann das Ansprechverhalten des bewegbaren Kerns 234 in der Sitzrichtung und in der Trennrichtung verbessert werden.
Wie dies in 9 gezeigt ist, ist die Seitenfläche 238b des ersten Elements 236 durch die Innenwandfläche 12d des Rohrelements 12 derart gestützt, dass der bewegbare Kern 234 daran gehindert wird, sich in der Radialrichtung zu bewegen, und dass ihm ermöglicht wird, sich in der Achsrichtung zu bewegen. Daher wird die Innenwandfläche 238e der Vertiefung 238d des ersten Elements 236 ohne Bewegung in der Radialrichtung entlang der Achsrichtung bewegt. Ferner stützt die Innenwandfläche 238e die Seitenfläche 222a des zu dem Vorsprung 224 benachbarten Schafts 222 von außen in der Radialrichtung, so dass eine Bewegung in der Radialrichtung verhindert wird und eine gleitende Bewegung in der Achsrichtung zugelassen wird.
Die Innenwandfläche 18a des Düsenkörpers 18 stützt den Stützabschnitt 224d von außen in der Radialrichtung, so dass der Stützabschnitt 224d daran gehindert wird, sich in der Radialrichtung zu bewegen, und ihm ermöglicht wird, sich gleitend in der Achsrichtung zu bewegen.
Das Nadelventil 220 wird durch die Vielzahl von Stellen entlang der Achsrichtung gestützt. Daher kann sich das Nadelventil 220 in der Achsrichtung ohne Schrägstellung bewegen. Somit kann der Öffnungs-/Schließbetrieb des Nadelventils 220 stabil sein.
Während zwei Elemente miteinander verschweißt sind, können diese zwei Elemente durch die Wärme des Schweißens eine Krümmung bzw. Verzerrung aufweisen. Beispielsweise ist ein bewegbarer Kern aus zwei Elementen aufgebaut und Eingriffsabschnitte sind an einander gegenüberliegenden Endabschnitten der beiden Elemente definiert. Falls an den Endabschnitten ein Schweißvorgang durchgeführt wird, kann die Verzerrung einfach erzeugt werden, da ein Abstand zwischen der Verschweißungsposition und dem Eingriffsabschnitt kurz ist. Falls eine Verzerrung erzeugt wird, kann eine vorbestimmte Einspritzleistung nicht erreicht werden.
Im Gegensatz dazu hat der bewegbare Kern 234 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die zwei Elemente 236, 240 und die Eingriffsabschnitte 64a, 64b sind an einander gegenüberliegenden Endabschnitten der Elemente 236, 240 definiert. Das erste Element 236 hat den Abdeckungsabschnitt 238g, der sich in der Sitzrichtung erstreckt, so dass er den ersten Eingriffsabschnitt 64a und das zweite Element 240 umgibt. Der Verschweißungsabschnitt 252 zwischen den Elementen 236, 240 befindet sich an dem Abdeckungsabschnitt 238g näher an dem Sitzabschnitt 18b als zu dem zweiten Eingriffsabschnitt 64b des zweiten Elements 240.
Daher befindet sich der Verschweißungsabschnitt 252 weit von dem Eingriffsabschnitt 64a entfernt, so dass verhindert wird, dass der Eingriffsabschnitt 64a eine Verzerrung durch die Wärme des Schweißens aufweist. Da ferner der Abdeckungsabschnitts 238g so konfiguriert ist, dass er das zweite Element 240 umgibt, kann sich der Abdeckungsabschnitt 238g frei von dem zweiten Element 240 erstrecken. Eine Dicke des Bodens 242 des zweiten Elements 240 ist entsprechend dem Abdeckungsabschnitt 238g größer gefertigt. Ein Abschnitt des Abdeckungsabschnitts 238g, der von dem Eingriffsabschnitt 64b in der Sitzrichtung beabstandet ist, ist verschweißt. Daher kann der Verschweißungsabschnitt 252 weit entfernt von dem Eingriffsabschnitt 64b gefertigt werden, so dass der Eingriffsabschnitt 64b daran gehindert wird, durch die Wärme des Schweißens eine Verzerrung zu bekommen. Das heißt, das erste Element 236 hat den Abdeckungsabschnitt 238g, der sich in der Sitzrichtung weiter von dem Eingriffsabschnitt 64a erstreckt und der Verschweißungsabschnitt 252 befindet sich näher an dem Sitzabschnitt 18b als der Eingriffsabschnitt 64b. In diesem Fall wird verhindert, dass der Eingriffsabschnitt 64a, 64b eine Verzehrung durch die Wärme des Schweißens hat, so dass die vorbestimmte Einspritzleistung erhalten werden kann.
Die Endfläche 246a des zylindrischen Seitenabschnitts 246, die sich von dem Boden 242 des zweiten Elements 240 in der Achsrichtung erstreckt, ist mit der Endfläche 238a des ersten Elements 236 in Kontakt, welches von dem Abdeckungsabschnitt 238g umgeben ist, wodurch das zweite Element 240 in dem Abdeckungsabschnitt 238g untergebracht ist. Daher ist eine Strecke zwischen der Innenwandfläche 242a und der Endfläche 238h von einer Länge des Seitenabschnitts 246 abhängig. Eine Strecke zwischen den Eingriffsabschnitten 64a, 64b wird durch Abschneiden der Endfläche 246a des Seitenabschnitts 246 gesteuert. Somit werden die Strecke zwischen den Eingriffsabschnitten 62a, 64a und die Strecke zwischen den Eingriffsabschnitten 62b, 64b gesteuert. Dementsprechend kann verhindert werden, dass die Strecke eine Variation aufweist, und die Einspritzleistung kann gleichmäßig gemacht werden.
Falls jedoch die Strecke zwischen den Eingriffsabschnitten 64a, 64b festgelegt wird, indem die Endfläche 246a mit der Endfläche 238h in Kontakt gebracht wird, kann der Seitenabschnitt 246 mit einem Abrundungsabschnitt (R-Abschnitt) der Verankerung des Abdeckungsabschnitts 238g überlappen. In diesem Fall kann die Endfläche 246a des Seitenabschnitts 246 nicht präzise mit der Endfläche 238h des Abdeckungsabschnitts 238g in Kontakt kommen. Selbst wenn die Endfläche 246a abgeschnitten wird, kann die Strecke zwischen den Eingriffsabschnitten 64a und 64b nicht auf geeignete Weise gesteuert werden.
Im Gegensatz dazu hat die Ecke des Seitenabschnitts 246, die der Verankerung des Abdeckungsabschnitts 238g gegenüberliegt, gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel den vertieften Raum 246b, der in der der Verankerung des Abdeckungsabschnitts 238g entgegengesetzten Richtung vertieft ist. Daher kann verhindert werden, dass der Seitenabschnitt 246 mit dem Abrundungsabschnitt überlappt, wenn die Endfläche 246a mit der Endfläche 238h in Kontakt gebracht wird. Somit kann die Endfläche 246a des Seitenabschnitts 246 präzise mit der Endfläche 238h in Kontakt gebracht werden. Dementsprechend kann die Strecke zwischen den Eingriffsabschnitten 64a und 64b des bewegbaren Kerns 234 präzise gesteuert werden.
Die Innenwandfläche 238e der Vertiefung 238d entspricht einem ersten Führungsabschnitt. Die Innenwandfläche 18a des Düsenkörpers 18 entspricht einem zweiten Führungsabschnitt. Der Seitenabschnitt 246 des zweiten Elements 240 entspricht einem Verlängerungsabschnitt. Der Verbindungspfad 238c, 238f entspricht einem Durchgangsloch. Der Verbindungspfad 244b entspricht einem Durchgangsloch.
Unter Bezugnahme auf 13 wird eine Modifikation des dritten Ausführungsbeispiels beschrieben. Wie dies in 13 gezeigt ist, hat das Kraftstoffeinspritzventil 310 nicht den Verbindungspfad 238f, 244b des Kraftstoffeinspritzventils 210 des dritten Ausführungsbeispiels.
Die Endfläche 224a des Vorsprungs 224 ist relativ zu der zu der Achsrichtung senkrecht verlaufenden Ebene geneigt und die Endfläche 238h des ersten Elements 236 ist ca. parallel zu dieser Ebene. Die Endfläche 224b des Vorsprungs 224 ist zu der zu der Achsrichtung senkrecht verlaufenden Ebene relativ geneigt und die Innenwandfläche 242a des zweiten Elements 240 ist nahezu parallel zu dieser Ebene. Daher haben ähnlich wie in dem dritten Ausführungsbeispiel die Eingriffsabschnitte 62a, 64a einen linearen Kontakt und die Eingriffsabschnitte 62b, 64b haben einen linearen Kontakt. Infolge des linearen Kontakts kann die Menge des zwischen den Eingriffsabschnitten 62a, 62b strömenden Kraftstoffs und die Menge des zwischen den Eingriffsabschnitten 64a, 64b strömenden Kraftstoffs reduziert werden. Daher kann die zwischen den Eingriffsabschnitten 62a, 62b erzeugte Adsorptionskraft sowie die zwischen den Eingriffsabschnitten 64a, 64b erzeugte Adsorptionskraft reduziert werden. Somit kann ein gutes Ansprechverhalten des Nadelventils 220 beibehalten werden.
(Viertes Ausführungsbeispiel)
Mit Bezugnahme auf 14 wird ein Kraftstoffeinspritzventil 410 eines vierten Ausführungsbeispiels beschrieben. Der Vorsprung 224 des dritten Ausführungsbeispiels befindet sich an der mittleren Stelle des Nadelventils 220 des Kraftstoffeinspritzventils 210, 310. Im Gegensatz dazu befindet sich ein Vorsprung 224 des vierten Ausführungsbeispiels an einem Endabschnitt eines Schafts 322 eines Nadelventils 320 des Kraftstoffeinspritzventils 410 in der Trennrichtung. Der Schaft 322 befindet sich nicht in der Vertiefung 238d des ersten Elements 236. Andere Komponenten als das Nadelventil 320 sind gleich wie jene des dritten Ausführungsbeispiels.
Das Nadelventil 320 ist nur an einer Stelle in der Achsrichtung gestützt. Genauer gesagt ist lediglich der Stützabschnitt 224d des Nadelventils 320 durch den Düsenkörper 18 gestützt. In diesem Fall kann das Nadelventil 320 bezüglich der Achsrichtung schräggestellt sein.
Im Gegensatz dazu ist gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel ein Führungsabschnitt 318 an einer Innenumfangsseite des Rohrelements 12 oder des Halters 16 als Teil des Körpers angeordnet. Der Führungsabschnitt 318 stützt die Seitenfläche 322a der Welle 322 zwischen dem Stützabschnitt 224d und dem Vorsprung 224 in der Radialrichtung von außen. Daher wird verhindert, dass sich der Abschnitt zwischen dem Stützabschnitt 224d und dem Vorsprung 224 in der Radialrichtung bewegt und es wird eine gleitende Bewegung in der Achsrichtung zugelassen. Daher wird die durch den Führungsabschnitt 318 gestützte Seitenfläche 322a in der Achsrichtung ohne Bewegung in der Radialrichtung bewegt. Der durch den Führungsabschnitt 318 gestützte Abschnitt befindet sich näher an dem Sitzabschnitt 18b als an der Innenwandfläche 238e. Der Führungsabschnitt 318 entspricht einem ersten Führungsabschnitt.
Da das Nadelventil 320 an den beiden Stellen in der Achsrichtung gestützt ist, kann das Nadelventil 20 ohne Schrägstellung in der Achsrichtung bewegt werden. Daher kann ein Öffnungs-/Schließbetrieb des Nadelventils 320 stabil sein.
Unter Bezugnahme auf 15 wird eine Modifikation des vierten Ausführungsbeispiels beschrieben. Wie dies in 15 gezeigt ist, hat ein Kraftstoffeinspritzventil 510 nicht den Verbindungspfad 238f, 244b des Kraftstoffeinspritzventils 410 des vierten Ausführungsbeispiels.
Die Endfläche 224a des Vorsprungs 224 ist relativ zu der zu der Achsrichtung senkrecht verlaufenden Ebene geneigt und die Endfläche 238h des ersten Elements 236 verläuft nahezu parallel zu der Ebene. Die Endfläche 224b des Vorsprungs 224 ist relativ zu der zu der Achsrichtung senkrecht verlaufenden Ebene geneigt und die Innenwandfläche 242a des zweiten Elements 240 verläuft nahezu parallel zu dieser Ebene. Daher haben die Eingriffsabschnitte 62a, 64a ähnlich wie bei dem dritten Ausführungsbeispiel einen linearen Kontakt und die Eingriffsabschnitte 62b, 64b haben einen linearen Kontakt. Infolge des linearen Kontakts kann die Menge des in die Eingriffsabschnitte 62a, 64a strömenden Kraftstoffs und die Menge des in die Eingriffsabschnitte 62b, 64b strömenden Kraftstoffs verringert werden. Daher kann die zwischen den Eingriffsabschnitten 62a, 64b erzeugte Adsorptionskraft und die zwischen den Eingriffsabschnitten 62b, 64b erzeugte Adsorptionskraft verringert werden. Somit kann ein gutes Ansprechverhalten des Nadelventils 320 beibehalten werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorherigen Ausführungsbeispiele beschränkt und Änderungen und Modifikationen sind als in dem Schutzumfang der durch die beiliegenden Ansprüche definierten vorliegenden Erfindung enthalten zu verstehen.
Das erste Element 136 und das zweite Element 140 des bewegbaren Kerns 134 sind in dem zweiten Ausführungsbeispiel durch Verschweißen befestigt. Alternativ kann das zweite Element 140 in das erste Element 136 eingepasst sein.
Das Kraftstoffeinspritzventil 10, 110, 210, 310, 410 und 510 ist nicht darauf beschränkt, dass es in dem direkt einspritzenden Ottomotor montiert ist. Alternativ kann das Kraftstoffeinspritzventil 10, 110, 210, 310, 410 und 510 in einem Ottomotor mit Saugrohreinspritzung oder einer Dieselkraftmaschine montiert sein.
Solche Änderungen und Modifikationen sind als in dem Umfang der durch die beiliegenden Ansprüche definierten vorliegenden Erfindung enthalten zu verstehen.
Ein Kraftstoffeinspritzventil hat ein Nadelventil (20, 120, 220, 320) mit einem Eingriffsabschnitt (62a, 62b) und einen bewegbaren Kern (34, 134, 234) mit einem Eingriffsabschnitt (64a, 64b), der mit dem Eingriffsabschnitt des Nadelventils in Eingriff zu bringen ist. Einer von dem Eingriffsabschnitt des Nadelventils und dem Eingriffsabschnitt des bewegbaren Kerns ist durch zwei einander in Achsrichtung gegenüberliegende Innenflächen (24a, 24b, 138b, 142b, 238h, 242a) einer Vertiefung (24, 150, 250) definiert und der Andere Eingriffsabschnitt ist durch zwei Außenflächen (45a, 45b, 124a, 124b, 224a, 224b) eines Vorsprungs (45, 124, 224) definiert, die jeweils den Innenflächen gegenüberliegen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 4243610 B2 [0002, 0011, 0013, 0014, 0014]

Claims

Kraftstoffeinspritzventil (10, 110, 210, 310, 410, 510) mit: einem Körper (18), ein Einspritzloch (18c) zum Einspritzen von Kraftstoff und einen Sitzabschnitt (18b) hat, der sich bezüglich einer Kraftstoffströmungsrichtung stromaufwärts des Einspritzlochs befindet; einem Nadelventil (20, 120, 220, 320), das in einer Achsrichtung des Körpers linear hin und her zu bewegen ist, wobei die Kraftstoffeinspritzung von dem Einspritzloch verhindert wird, wenn das Nadelventil auf dem Sitzabschnitt in einer Sitzrichtung aufsitzt, und zugelassen wird, wenn das Nadelventil von dem Sitzabschnitt in einer Trennrichtung getrennt wird; einem zylindrischen, bewegbaren Kern (34, 134, 234), der relativ zu dem Nadelventil zu bewegen ist, wobei das Nadelventil in der Sitzrichtung bewegt wird, wenn der bewegbare Kern in der Sitzrichtung bewegt wird, wobei das Nadelventil in der Trennrichtung bewegt wird, wenn der bewegbare Kern in der Trennrichtung bewegt wird; einem elektromagnetischen Antriebsabschnitt (46) zum Erzeugen einer magnetischen Anziehungskraft zum Anziehen des bewegbaren Kerns in der Trennrichtung durch Zufuhr von Elektrizität; und einem Vorspannabschnitt (56) zum in Kontakt kommen mit dem und Vorspannen des bewegbaren Kerns in der Sitzrichtung, wobei das Nadelventil einen ersten Eingriffsabschnitt (62a) und einen zweiten Eingriffsabschnitt (62b) hat, die mit dem bewegbaren Kern in Eingriff zu bringen sind, der bewegbare Kern einen ersten Eingriffsabschnitt (64a), der mit dem ersten Eingriffsabschnitt des Nadelventils in Eingriff zu bringen ist, sowie einen zweiten Eingriffsabschnitt (64b) hat, der mit dem zweiten Eingriffsabschnitt des Nadelventils in Eingriff zu bringen ist, wobei ein Satz aus dem ersten Eingriffsabschnitt und dem zweiten Eingriffsabschnitt des Nadelventils oder ein Satz aus dem ersten Eingriffsabschnitt und dem zweiten Eingriffsabschnitt des bewegbaren Kerns durch zwei Innenflächen (24a, 24b, 138b, 142b, 238h, 242a) einer Vertiefung (42, 150, 250) definiert ist, die einander in der Achsrichtung gegenüberliegen, und wobei der andere Satz durch zwei Außenflächen (45a, 45b, 124a, 124b, 224a, 224b) eines Vorsprungs (45, 124, 224) definiert ist, die jeweils den Innenflächen gegenüberliegen, wobei der Vorsprung zwischen den Innenflächen in der Achsrichtung in einem Zustand bewegbar ist, in dem sich der Vorsprung in der Vertiefung befindet, der bewegbare Kern daran gehindert wird, relativ zu dem Nadelventil in der Sitzrichtung bewegt zu werden, wenn der erste Eingriffsabschnitt des Nadelventils und der erste Eingriffsabschnitt des bewegbaren Kerns miteinander in Eingriff sind, und der bewegbare Kern daran gehindert wird, relativ zu dem Nadelventil in der Trennrichtung bewegt zu werden, wenn der zweite Eingriffsabschnitt des Nadelventils und der zweite Eingriffsabschnitt des bewegbaren Kerns miteinander in Eingriff sind.
Kraftstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 1, wobei das Nadelventil eine Druckaufnahmefläche (28, 126, 226) hat, an der ein Druck des in den Körper strömenden Kraftstoffs anliegt, um eine Kraft zum Verschieben des Nadelventils in der Sitzrichtung zu erzeugen.
Kraftstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 2, wobei der bewegbare Kern einen Innenraum (41, 148, 150a) hat, der mit der Außenseite des bewegbaren Kerns in Verbindung ist, wobei sich die Druckaufnahmefläche in dem Innenraum befindet, und wobei der Vorspannabschnitt einen Außendurchmesser hat, der größer als ein Innendurchmesser einer Öffnung (41a, 148a) des Innenraums ist, die von dem bewegbaren Kern freigelegt ist.
Kraftstoffeinspritzventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der elektromagnetische Antriebsabschnitt einen Anziehungsabschnitt (52b) hat, um den bewegbaren Kern anzuziehen und mit ihm in Kontakt zu kommen, wenn der elektromagnetische Antriebsabschnitt aktiviert ist, wobei eine erste Strecke (L3) zwischen dem Anziehungsabschnitt und einem Abschnitt des bewegbaren Kerns definiert ist, der mit dem Anziehungsabschnitt in Kontakt kommen soll, und wobei die erste Strecke länger als eine zweite Strecke (L1-L2, L2-L1) ist, die zwischen dem zweiten Eingriffsabschnitt des Nadelventils und dem zweiten Eingriffsabschnitt des bewegbaren Kerns definiert ist, wenn der erste Eingriffsabschnitt des Nadelventils und der erste Eingriffsabschnitt des bewegbaren Kerns miteinander in Eingriff sind und wenn das Nadelventil auf dem Sitzabschnitt aufsitzt.
Kraftstoffeinspritzventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Nadelventil (20) die Vertiefung (24) hat und wobei der bewegbare Kern (34) den Vorsprung (45) hat, wobei der erste Eingriffsabschnitt des Nadelventils durch eine (24a) vom dem Sitzabschnitt benachbarten Innenflächen der Vertiefung definiert ist und der zweite Eingriffsabschnitt des Nadelventils durch die andere von dem Sitzabschnitt entgegengesetzten Innenflächen (24b) der Vertiefung definiert ist, und der erste Eingriffsabschnitt des bewegbaren Kerns durch eine (45a) von dem Sitzabschnitt benachbarten Außenflächen des Vorsprungs definiert ist und der zweite Eingriffsabschnitt des bewegbaren Kerns durch die andere von dem Sitzabschnitt entgegengesetzten Außenflächen (45b) des Vorsprungs definiert ist.
Kraftstoffeinspritzventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der bewegbare Kern (134, 234) die Vertiefung (150, 250) hat und das Nadelventil (120, 220, 320) den Vorsprung (124, 224) hat, der erste Eingriffsabschnitt des bewegbaren Kerns durch eine (138b, 238h) von dem Sitzabschnitt entgegengesetzten Innenflächen der Vertiefung definiert ist und der zweite Eingriffsabschnitt des bewegbaren Kerns durch die andere von dem Sitzabschnitt benachbarten Innenflächen (142b, 242a) der Vertiefung definiert ist, und der erste Eingriffsabschnitt des Nadelventils durch eine (124a, 224a) von dem Sitzabschnitt entgegengesetzten Außenflächen des Vorsprungs definiert ist und der zweite Eingriffsabschnitt des Nadelventils durch die andere von dem Sitzabschnitt benachbarten Außenflächen (124b, 224b) des Vorsprungs definiert ist.
Kraftstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 6, wobei die Innenfläche (238h), die dem ersten Eingriffsabschnitt des bewegbaren Kerns entspricht, relativ zu der Achsrichtung einen Winkel aufweist und der Winkel von einem Winkel der dem ersten Eingriffsabschnitt des Nadelventils entsprechenden Außenfläche (224a) relativ zu der Achsrichtung verschieden ist, und die Innenfläche (242a), die dem zweiten Eingriffsabschnitt des bewegbaren Kerns entspricht, einen Winkel relativ zu der Achse hat und der Winkel von einem Winkel der dem zweiten Eingriffsabschnitt des Nadelventils entsprechenden Außenfläche (224b) relativ zu der Achsrichtung verschieden ist.
Kraftstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 7, wobei die Innenflächen der Vertiefung senkrecht zu der Achsrichtung verlaufen, und die Außenflächen des Vorsprungs eine konische Form derart haben, dass eine Abmessung zwischen den Außenflächen mit dem Annähern an die Vertiefung kleiner wird.
Kraftstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 7, wobei die Innenflächen der Vertiefung eine konische Form derart haben, dass eine Abmessung zwischen den Innenflächen mit dem Annähern an den Vorsprung größer wird, und die Außenflächen des Vorsprungs senkrecht zu der Achse verlaufen.
Kraftstoffeinspritzventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Körper eine Innenwandfläche (12d) zum Stützen des bewegbaren Kerns in einer Radialrichtung von außen aufweist, die Innenwandfläche des Körpers verhindert, dass sich der bewegbare Kern in einer die Achsrichtung schneidenden Richtung bewegt, die Innenwandfläche des Körpers zulässt, dass sich der bewegbare Körper in der Achsrichtung durch Gleiten an einer Seitenfläche (238b) des bewegbaren Körpers bewegt, wobei der bewegbare Körper einen ersten Führungsabschnitt (238e) zum Stützen des Nadelventils in der Radialrichtung von außen aufweist, wobei der erste Führungsabschnitt verhindert, dass sich das Nadelventil in einer die Achsrichtung schneidenden Richtung bewegt, wobei der erste Führungsabschnitt zulässt, dass sich das Nadelventil in der Achsrichtung durch Gleiten einer Seitenfläche (222a) des Nadelventils bewegt, und der Körper einen zweiten Führungsabschnitt (18a) zum Stützen eines Stützabschnitts (224d) des Nadelventils von außen in der Radialrichtung aufweist, wobei sich der Stützabschnitt näher an dem Sitzabschnitt als der erste Führungsabschnitt befindet, wobei der zweite Führungsabschnitt verhindert, dass sich das Nadelventil in einer die Achsrichtung schneidenden Richtung bewegt, wobei der zweite Führungsabschnitt zulässt, dass sich das Nadelventil durch Gleiten des Stützabschnitts in der Achsrichtung bewegt.
Kraftstoffeinspritzventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Körper einen ersten Führungsabschnitt (318) aufweist, um das Nadelventil in einer Radialrichtung von außen zu stützen, wobei der erste Führungsabschnitt verhindert, dass sich das Nadelventil in einer die Achsrichtung schneidenden Richtung bewegt, wobei der erste Führungsabschnitt zulässt, dass sich das Nadelventil durch Gleiten einer Seitenfläche (222a) des Nadelventils in der Achsrichtung bewegt, und wobei der Körper einen zweiten Führungsabschnitt (18a) zum Stützen eines Stützungsabschnitts (224d) des Nadelventils in der Radialrichtung von außen aufweist, wobei sich der Stützabschnitt näher an dem Sitzabschnitt als der erste Führungsabschnitt befindet, wobei der zweite Führungsabschnitt verhindert, dass sich das Nadelventil in einer die Achsrichtung schneidenden Richtung bewegt, wobei der zweite Führungsabschnitt zulässt, dass sich das Nadelventil durch Gleiten des Stützabschnitts in der Achsrichtung bewegt.
Kraftstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 6, wobei der Körper und ein Kraftstoffraum (250a) in der Vertiefung mit Kraftstoff gefüllt sind, und der bewegbare Kern ein Durchgangsloch (238c, 238f, 244b) aufweist, durch welches der Kraftstoffraum in der Vertiefung mit der Außenseite des bewegbaren Kerns in Verbindung ist.
Kraftstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 12, wobei das Durchgangsloch in einem Eingriffsbereich zwischen dem ersten Eingriffsabschnitt des bewegbaren Kerns und dem zweiten Eingriffsabschnitt des Nadelventils offen ist, wenn der erste Eingriffsabschnitt des bewegbaren Kerns und der erste Eingriffsabschnitt des Nadelventils miteinander in Eingriff sind.
Kraftstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 12, wobei das Durchgangsloch in einem Eingriffsbereich zwischen dem zweiten Eingriffsabschnitt des bewegbaren Kerns und dem zweiten Eingriffsabschnitt des Nadelventils offen ist, wenn der zweite Eingriffsabschnitt des bewegbaren Kerns und der zweite Eingriffsabschnitt des Nadelventils miteinander in Eingriff sind.
Kraftstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 6, wobei der bewegbare Kern ein erstes Element (236) und ein zweites Element (240) hat, die in der Achsrichtung angeordnet sind, wobei das erste Element und das zweite Element durch einen Verschweißungsabschnitt (252) miteinander verschweißt sind, wobei das erste Element eine dem Sitzabschnitt benachbarte Endfläche hat, die dem ersten Eingriffsabschnitt des bewegbaren Kerns entspricht, und wobei das zweite Element eine dem Sitzabschnitt entgegengesetzte Endfläche hat, die dem zweiten Eingriffsabschnitt des bewegbaren Kerns entspricht, wobei sich das zweite Element in der Achsrichtung zwischen dem ersten Element und dem Sitzabschnitt befindet, wobei das erste Element einen Abdeckungsabschnitt (238g) hat, der sich in der Sitzrichtung erstreckt, so dass er den ersten Eingriffsabschnitt des bewegbaren Kerns und das zweite Element umgibt, und der Verschweißungsabschnitt sich in dem Abdeckungsabschnitt in der Achsrichtung zwischen dem zweiten Eingriffsabschnitt des bewegbaren Kerns und dem Sitzabschnitt befindet.
Kraftstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 6, wobei der bewegbare Kern ein erstes Element (236) und ein zweites Element (240) hat, die in der Achsrichtung angeordnet sind, wobei das erste Element und das zweite Element aneinander gefügt sind, wobei das erste Element eine zu dem Sitzabschnitt benachbarte Endfläche hat, die dem ersten Eingriffsabschnitt des bewegbaren Kerns entspricht, und das zweite Element eine dem Sitzabschnitt entgegengesetzte Endfläche hat, die dem zweiten Eingriffsabschnitt des bewegbaren Kerns entspricht, wobei sich das zweite Element zwischen dem ersten Element und dem Sitzabschnitt in der Achsrichtung befindet, wobei das zweite Element einen Verlängerungsabschnitt (246) hat, der sich von dem zweiten Eingriffsabschnitt des bewegbaren Kerns in Richtung des ersten Elements erstreckt, wobei das erste Element einen Abdeckungsabschnitt (238g) hat, der sich derart in der Sitzrichtung erstreckt, dass er den ersten Eingriffsabschnitt des bewegbaren Kerns und das zweite Element umgibt, wobei der Verlängerungsabschnitt des zweiten Elements einen Endflächenkontakt mit dem durch den Abdeckungsabschnitt umgebenen ersten Element aufweist, um eine Position des zweiten Elements relativ zu dem ersten Element zu bestimmen, und wobei das zweite Element einen Raum (246b) hat, der in einer einer Verankerung des Abdeckungsabschnitts entgegengesetzten Richtung vertieft ist, und wobei sich der Raum an einer Ecke des Verlängerungsabschnitts gegenüberliegend des der Verankerung des Abdeckungsabschnitts befindet.