DE102017112715B4 - fuel injector - Google Patents
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Abstract
Kraftstoffeinspritzventil für eine Maschine mit interner Verbrennung, aufweisend;eine Nadel (4), die als ein Ventilbauteil zum Öffnen und Schließen eines Einspritzlochs (9) zum Einspritzen von Kraftstoff in eine Brennkammer der Maschine mit interner Verbrennung dient;einen Nadelkörper (5) mit einer zylindrischen Form zur beweglichen Unterbringung der Nadel (4), wobei das Einspritzloch (9) in dem Nadelkörper (5) ausgebildet ist;eine Gegendruckkammer (6) zum Ausüben eines Gegendrucks des Kraftstoffs auf die Nadel (4) in einer Einspritzloch-Schließrichtung;einen Ausströmdurchlass (7) zum Abführen des Kraftstoffs ausgehend von der Gegendruckkammer (6); undeinen Antriebsabschnitt (8) zum Öffnen oder Schließen des Ausströmdurchlasses (7) auf Grundlage eines Steuersignals von einer Steuereinheit (2), um dadurch den Gegendruck zum Steuern eines Öffnungs- oder Schließbetriebs des Einspritzlochs (9) durch die Nadel (4) zu erhöhen oder zu senken,wobei der Antriebsabschnitt (8) den Gegendruck erhöht, damit ein Kontaktierungsabschnitt (10) am vorderen Ende der Nadel (4) zu einer Sitzposition (12) bewegt wird, um so auf einer Sitzoberfläche (11) zu sitzen, die an einer Innenoberfläche des Nadelkörpers (5) ausgebildet ist, um dadurch das Einspritzloch (9) zu schließen,wobei der Antriebsabschnitt (8) den Gegendruck senkt, damit der Kontaktierungsabschnitt (10) am vorderen Ende der Nadel (4) von der Sitzposition (12) angehoben ist, um so einen Hubbetrag der Nadel (4) in ihrer axialen Richtung zu erhöhen, um dadurch das Einspritzloch (9) zu öffnen, wobei der Hubbetrag der Nadel (4) einem Abstand zwischen dem Kontaktierungsabschnitt (10) am vorderen Ende und der Sitzposition (12) entspricht,wobei die Nadel (4) entweder in einem ersten Modus mit einer ersten Hubgeschwindigkeit oder einem zweiten Modus mit einer zweiten Hubgeschwindigkeit betrieben wird, wobei die zweite Hubgeschwindigkeit niedriger ist als die erste Hubgeschwindigkeit, und wobei die Hubgeschwindigkeit einem Zunahmebetrag des Hubbetrags der Nadel (4) pro Zeiteinheit entspricht,wobei das Kraftstoffeinspritzventil ferner einen Modusumschaltabschnitt (55) aufweist, um durch eine Hebebewegung der Nadel (4) in einem Anhebe-Hub der Nadel (4) den ersten Modus zu dem zweiten Modus oder umgekehrt umzuschalten, undwobei ein erster hervorstehender Bereich einer Druckaufnahmeoberfläche der Nadel (4), auf welchen in dem ersten Modus der Gegendruck ausgeübt wird, kleiner ist als ein zweiter hervorstehender Bereich der Druckaufnahmeoberfläche der Nadel (4), auf welchen in dem zweiten Modus der Gegendruck ausgeübt wird, wobei der hervorstehende Bereich einem Bereich auf einer Ebene entspricht, die senkrecht zu der axialen Richtung der Nadel (4) verläuft, wobei ein Einströmdurchlass (21) ausgebildet ist, sodass der Kraftstoff von dem Einströmdurchlass (21) in die Gegendruckkammer (6) zugeführt wird,ein Steuerplattenbauteil (45) so ausgebildet ist, dass dieses die Gegendruckkammer (6) teilweise definiert, unddas Steuerplattenbauteil (45) den Einströmdurchlass (21) öffnet, wenn der Ausströmdurchlass (7) geschlossen ist, während das Steuerplattenbauteil (45) den Einströmdurchlass (21) schließt, wenn der Ausströmdurchlass (7) geöffnet ist, undein eingeschränkter Abschnitt (51) in dem Steuerplattenbauteil (45) ausgebildet ist, um eine Ausströmmenge des Kraftstoffs, der aus der Gegendruckkammer (6) zu dem Ausströmdurchlass (7) ausströmt, einzuschränken, wenn der Ausströmdurchlass (7) geöffnet ist.A fuel injection valve for an internal combustion engine, comprising;a needle (4) serving as a valve member for opening and closing an injection hole (9) for injecting fuel into a combustion chamber of the internal combustion engine;a needle body (5) having a cylindrical shape for movably accommodating the needle (4), the injection hole (9) being formed in the needle body (5);a back pressure chamber (6) for applying a back pressure of the fuel to the needle (4) in an injection hole closing direction;a outflow passage (7) for discharging the fuel from the back pressure chamber (6); anda drive section (8) for opening or closing the outflow passage (7) based on a control signal from a control unit (2) to thereby increase the back pressure for controlling an opening or closing operation of the injection hole (9) by the needle (4) or to lower, wherein the drive section (8) increases the back pressure so that a contacting section (10) at the front end of the needle (4) is moved to a seating position (12) so as to sit on a seating surface (11) arranged at a inner surface of the needle body (5) to thereby close the injection hole (9), the driving section (8) lowering the back pressure to cause the contacting section (10) at the front end of the needle (4) to be lifted from the seated position (12). so as to increase a lifting amount of the needle (4) in its axial direction to thereby open the injection hole (9), the lifting amount of the needle (4) leading to a distance between the contacting portion (10). n end and corresponds to the seated position (12), wherein the needle (4) is operated in either a first mode at a first stroke speed or a second mode at a second stroke speed, the second stroke speed being lower than the first stroke speed, and wherein the lifting speed corresponds to an increase amount of the lifting amount of the needle (4) per unit time, wherein the fuel injection valve further comprises a mode switching section (55) for switching the first mode to the second mode by a lifting movement of the needle (4) in a lifting stroke of the needle (4). mode or vice versa, and wherein a first protruding area of a pressure-receiving surface of the needle (4) on which the back pressure is applied in the first mode is smaller than a second protruding area of the pressure-receiving surface of the needle (4) on which in the second mode the back pressure is applied, the protruding portion being a portion on a plane ne which is perpendicular to the axial direction of the needle (4), an inflow passage (21) being formed so that the fuel is supplied from the inflow passage (21) into the back pressure chamber (6), a control plate member (45) so formed is that this partially defines the back pressure chamber (6), and the control plate member (45) opens the inflow port (21) when the outflow port (7) is closed, while the control plate member (45) closes the inflow port (21) when the outflow port ( 7) is opened, and a restricted portion (51) is formed in the control plate member (45) to restrict an outflow amount of the fuel that outflows from the back pressure chamber (6) to the outflow passage (7) when the outflow passage (7) opens is.
Description
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff in eine Brennkammer einer Maschine mit interner Verbrennung.The present disclosure relates to a fuel injector for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine.
Aus dem Stand der Technik ist ein Kraftstoffeinspritzventil (nachfolgend ein Injektor) bekannt, welches aus einer Nadel, einem Düsenkörper, einer Gegendruckkammer, einem Einströmdurchlass, einem Ausströmdurchlass, einem Antriebsabschnitt und dergleichen zusammengesetzt ist.A fuel injection valve (hereinafter an injector) composed of a needle, a nozzle body, a back pressure chamber, an inflow passage, an outflow passage, a driving portion and the like is known in the prior art.
Die Nadel ist ein Ventilkörper zum Öffnen und Schließen eines Einspritzlochs, ausgehend von welchem Kraftstoff in eine Brennkammer einer Maschine mit interner Verbrennung (nachfolgend die Maschine) eingespritzt wird.The needle is a valve body for opening and closing an injection hole from which fuel is injected into a combustion chamber of an internal combustion engine (hereinafter the engine).
Der Düsenkörper ist in einer zylindrischen Form ausgebildet, um die Nadel beweglich unterzubringen. Das Einspritzloch ist in dem Düsenkörper ausgebildet.The nozzle body is formed in a cylindrical shape to movably accommodate the needle. The injection hole is formed in the nozzle body.
Die Gegendruckkammer ist ausgebildet, um in einer Schließrichtung des Einspritzlochs einen Gegendruck des Kraftstoffs auf die Nadel auszuüben.The back pressure chamber is formed to apply a back pressure of the fuel to the needle in a closing direction of the injection hole.
Der Einströmdurchlass ist so ausgebildet, um den Kraftstoff in die Gegendruckkammer zuzuführen. Zum Beispiel wird ein Hochdruckkraftstoff, welcher durch eine Zufuhrpumpe beaufschlagt wird, ausgehend von dem Einströmdurchlass in die Gegendruckkammer zugeführt.The inflow passage is formed to supply the fuel into the back pressure chamber. For example, high-pressure fuel, which is charged by a feed pump, is fed from the inflow passage into the back pressure chamber.
Der Ausströmdurchlass ist so ausgebildet, dass der Kraftstoff ausgehend von der Gegendruckkammer abgeführt wird.The outflow passage is formed so that the fuel is discharged from the back pressure chamber.
Der Antriebsabschnitt steuert in Übereinstimmung mit einem Steuersignal von einer Steuereinheit einen Öffnungs- und Schließbetrieb für den Ausströmdurchlass. Genauer gesagt wird der Gegendruck erhöht oder gesenkt, um einen Öffnungs- und Schließbetrieb der Nadel für das Einspritzloch zu steuern.The drive section controls an opening and closing operation for the outflow passage in accordance with a control signal from a control unit. More specifically, the back pressure is increased or decreased to control an opening and closing operation of the needle for the injection hole.
Bei dem vorstehenden Injektor sitzt ein Kontaktierungsabschnitt am vorderen Ende der Nadel auf einer Sitzoberfläche, die an einer Innenoberfläche des Düsenkörpers ausgebildet ist, wenn der Gegendruck erhöht wird, sodass das Einspritzloch geschlossen wird. Ein Hubbetrag der Nadel, welcher einem Abstand zwischen dem Kontaktierungsabschnitt am vorderen Ende und der Sitzoberfläche in einer axialen Richtung der Nadel entspricht, wird erhöht, wenn der Gegendruck gesenkt wird, damit das Einspritzloch geöffnet wird.In the above injector, when the back pressure is increased, a contacting portion at the front end of the needle sits on a seating surface formed on an inner surface of the nozzle body, so that the injection hole is closed. A lift amount of the needle, which corresponds to a distance between the front-end contacting portion and the seat surface in an axial direction of the needle, is increased as the back pressure is decreased to open the injection hole.
Wenn ein Zunahmebetrag pro Zeiteinheit des Hubbetrags als eine Hubgeschwindigkeit der Nadel in dem Injektor der vorstehenden Art definiert ist, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, die Hubgeschwindigkeit in einem Einspritzhub zu verändern, wie beispielsweise in der Patentveröffentlichung
Wenn die Hubgeschwindigkeit in einem Einspritzhub verändert wird, wird es möglich, nicht nur die Erzeugung von Rauch zu reduzieren, sondern auch eine Ausgabe der Maschine zu erhöhen, wie untenstehend erläutert wird.When the stroke speed is changed in an injection stroke, it becomes possible not only to reduce generation of smoke but also to increase an output of the engine as explained below.
Gemäß dem Injektor des vorstehenden Stands der Technik sind zwei Ausströmdurchlässe vorgesehen und für jeden der Ausströmdurchlässe ist ein Antriebsabschnitt zum Öffnen und Schließen des Ausströmdurchlasses vorgesehen. Für jeden der Ausströmdurchlässe wird unabhängig ein Öffnungs- und Schließbetrieb ausgeführt, um eine Ausströmmenge des Kraftstoffs ausgehend von einer Gegendruckkammer zu erhöhen oder zu senken. Im Ergebnis kann die Hubgeschwindigkeit der Nadel verändert werden.According to the injector of the above prior art, two exhaust ports are provided, and a drive portion for opening and closing the exhaust port is provided for each of the exhaust ports. An opening and closing operation is independently performed for each of the outflow passages to increase or decrease an outflow amount of the fuel from a back pressure chamber. As a result, the lifting speed of the needle can be changed.
Bei dem Aufbau des vorstehenden Stands der Technik ist es allerdings notwendig, den Antriebsabschnitt jeweils für jeden der zwei Ausströmdurchlässe vorzusehen. Es ist daher ein Problem, dass eine Größe des Injektors größer wird. Zusätzlich ist es ein anderes Problem, dass ein elektrischer Leistungsverbrauch erhöht ist, wenn die Mehrzahl von Antriebsabschnitten betrieben wird.With the structure of the above prior art, however, it is necessary to provide the driving portion for each of the two outflow ports, respectively. Therefore, there is a problem that a size of the injector becomes larger. In addition, there is another problem that electric power consumption is increased when the plurality of driving sections are operated.
Weiterer Stand der Technik ist in den folgenden Dokumenten offenbart.Further prior art is disclosed in the following documents.
Die vorliegende Offenbarung wird im Hinblick auf das vorstehende Problem getätigt. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein Kraftstoffeinspritzventil vorzusehen, welches dazu in der Lage ist, eine Hubgeschwindigkeit einer Nadel in einem Einspritzhub zu verändern, ohne eine Mehrzahl von Antriebsabschnitten vorzusehen.The present disclosure is made in view of the above problem. It is an object of the present disclosure to provide a fuel injection valve capable of changing a lifting speed of a needle in an injection stroke without providing a plurality of drive sections.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 5 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterentwicklungen sind Gegenstand der sich daran anschließenden Ansprüche.This object is solved by the features of
Gemäß einem der Merkmale der vorliegenden Offenbarung ist ein Kraftstoffeinspritzventil aus einer Nadel (4), einem Nadelkörper (5), einer Gegendruckkammer (6), einem Ausströmdurchlass (7), einem Antriebsabschnitt (8), einem Modusumschaltabschnitt (55) und dergleichen zusammengesetzt.According to one of the features of the present disclosure, a fuel injection valve is composed of a needle (4), a needle body (5), a back pressure chamber (6), an outflow passage (7), a driving portion (8), a mode switching portion (55) and the like.
Die Nadel (4) ist ein Ventilbauteil zum Öffnen und Schließen eines Einspritzlochs (9) zum Einspritzen von Kraftstoff in eine Brennkammer einer Maschine mit interner Verbrennung.The needle (4) is a valve member for opening and closing an injection hole (9) for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine.
Der Nadelkörper (5) ist in einer zylindrischen Form ausgebildet, um die Nadel (4) beweglich unterzubringen, wobei das Einspritzloch (9) in dem Nadelkörper (5) ausgebildet ist.The needle body (5) is formed in a cylindrical shape to movably accommodate the needle (4), and the injection hole (9) is formed in the needle body (5).
Die Gegendruckkammer (6) ist in dem Kraftstoffeinspritzventil zum Ausüben eines Gegendrucks des Kraftstoffs auf die Nadel (4) in einer Einspritzloch-Schließrichtung vorgesehen.The back pressure chamber (6) is provided in the fuel injection valve for applying a back pressure of the fuel to the needle (4) in an injection hole closing direction.
Der Ausströmdurchlass (7) ist ausgebildet, um den Kraftstoff ausgehend von der Gegendruckkammer (6) abzuführen.The outflow passage (7) is designed to discharge the fuel from the back pressure chamber (6).
Der Antriebsabschnitt (8) öffnet oder schließt den Ausströmdurchlass (7) auf Grundlage eines Steuersignals von einer Steuereinheit (2), um dadurch den Gegendruck zum Steuern eines Öffnungs- oder Schließbetriebs des Einspritzlochs (9) durch die Nadel (4) zu erhöhen oder zu senken.The drive section (8) opens or closes the outflow passage (7) based on a control signal from a control unit (2) to thereby increase the back pressure for controlling an open opening or closing operation of the injection hole (9) by the needle (4) to increase or decrease.
Der Antriebsabschnitt (8) erhöht den Gegendruck, damit ein Kontaktierungsabschnitt (10) am vorderen Ende der Nadel (4) zu einer Sitzposition (12) bewegt wird, um so auf einer Sitzoberfläche (11) zu sitzen, die an einer Innenoberfläche des Nadelkörpers (5) ausgebildet ist, um dadurch das Einspritzloch (9) zu schließen.The driving section (8) increases the back pressure so that a contacting section (10) at the front end of the needle (4) is moved to a seating position (12) so as to be seated on a seating surface (11) formed on an inner surface of the needle body ( 5) is formed to thereby close the injection hole (9).
Zusätzlich senkt der Antriebsabschnitt (8) den Gegendruck, damit der Kontaktierungsabschnitt (10) am vorderen Ende der Nadel (4) von der Sitzposition (12) angehoben ist, um so einen Hubbetrag der Nadel (4) in ihrer axialen Richtung zu erhöhen, um dadurch das Einspritzloch (9) zu öffnen, wobei der Hubbetrag der Nadel (4) einem Abstand zwischen dem Kontaktierungsabschnitt (10) am vorderen Ende und der Sitzposition (12) entspricht.In addition, the driving section (8) lowers the back pressure so that the contacting section (10) at the front end of the needle (4) is lifted from the seated position (12) so as to increase a lifting amount of the needle (4) in its axial direction thereby opening the injection hole (9) with the amount of lift of the needle (4) corresponding to a distance between the front end contacting portion (10) and the seating position (12).
Die Nadel (4) wird entweder in einem ersten Modus mit einer ersten Hubgeschwindigkeit oder einem zweiten Modus mit einer zweiten Hubgeschwindigkeit betrieben, wobei die zweite Hubgeschwindigkeit niedriger ist als die erste Hubgeschwindigkeit und wobei die Hubgeschwindigkeit einem Zunahmebetrag des Hubbetrags der Nadel (4) pro Zeiteinheit entspricht.The needle (4) is operated in either a first mode at a first lifting speed or a second mode at a second lifting speed, the second lifting speed being lower than the first lifting speed and the lifting speed corresponding to an increase in the lifting amount of the needle (4) per unit time is equivalent to.
Der Modusumschaltabschnitt (55) schaltet durch eine Hebebewegung der Nadel (4) den ersten Modus zu dem zweiten Modus oder umgekehrt um.The mode switching section (55) switches the first mode to the second mode or vice versa by a lifting movement of the needle (4).
Ein erster hervorstehender Bereich einer Druckaufnahmeoberfläche der Nadel (4), auf welchen in dem ersten Modus der Gegendruck ausgeübt wird, ist kleiner als ein zweiter hervorstehender Bereich der Druckaufnahmeoberfläche der Nadel (4), auf welchen in dem zweiten Modus der Gegendruck ausgeübt wird, wobei der hervorstehende Bereich einem Bereich auf einer Ebene entspricht, die senkrecht zu der axialen Richtung der Nadel (4) verläuft.A first protruding area of a pressure-receiving surface of the needle (4) on which the back pressure is applied in the first mode is smaller than a second protruding area of the pressure-receiving surface of the needle (4) on which the back pressure is applied in the second mode, where the protruding portion corresponds to a portion on a plane perpendicular to the axial direction of the needle (4).
Ferner ist ein Einströmdurchlass (21) ausgebildet, sodass der Kraftstoff von dem Einströmdurchlass (21) in die Gegendruckkammer (6) zugeführt wird. Ein Steuerplattenbauteil (45) so ist ausgebildet, dass dieses die Gegendruckkammer (6) teilweise definiert. Das Steuerplattenbauteil (45) öffnet den Einströmdurchlass (21), wenn der Ausströmdurchlass (7) geschlossen ist, während das Steuerplattenbauteil (45) den Einströmdurchlass (21) schließt, wenn der Ausströmdurchlass (7) geöffnet ist. Ein eingeschränkter Abschnitt (51) ist in dem Steuerplattenbauteil (45) ausgebildet, um eine Ausströmmenge des Kraftstoffs, der aus der Gegendruckkammer (6) zu dem Ausströmdurchlass (7) ausströmt, einzuschränken, wenn der Ausströmdurchlass (7) geöffnet istFurthermore, an inflow passage (21) is formed so that the fuel is supplied from the inflow passage (21) into the back pressure chamber (6). A control plate member (45) is formed to partially define the back pressure chamber (6). The control plate member (45) opens the inflow port (21) when the outflow port (7) is closed, while the control plate member (45) closes the inflow port (21) when the outflow port (7) is opened. A restricted portion (51) is formed in the control plate member (45) to restrict an outflow amount of fuel flowing out of the back pressure chamber (6) to the outflow port (7) when the outflow port (7) is opened
Gemäß dem vorstehenden Aufbau kann ein Volumen des Kraftstoffs pro Hubbetrageinheit der Nadel, welches durch die Bewegung der Druckaufnahmeoberfläche der Nadel in dem ersten Modus ausgehend von der Gegendruckkammer abgeführt wird, in dem ersten Modus kleiner hergestellt werden als ein Volumen des Kraftstoffs pro Hubbetrageinheit der Nadel, welches durch die Bewegung der Druckaufnahmeoberfläche der Nadel in dem zweiten Modus ausgehend von der Gegendruckkammer abgeführt wird, in dem zweiten Modus. Mit anderen Worten kann der Hubbetrag der Nadel in dem ersten Modus im Hinblick auf die Ausströmmenge des Kraftstoffs ausgehend von der Gegendruckkammer größer hergestellt werden als der in dem zweiten Modus. Das heißt, die Hubgeschwindigkeit der Nadel in dem ersten Modus kann höher hergestellt werden als die in dem zweiten Modus.According to the above structure, a volume of fuel per unit lift amount of the needle discharged from the back pressure chamber by the movement of the pressure receiving surface of the needle in the first mode can be made smaller than a volume of fuel per unit lift amount of the needle in the first mode. which is discharged from the back pressure chamber by the movement of the pressure receiving surface of the needle in the second mode, in the second mode. In other words, the lift amount of the needle in the first mode can be made larger than that in the second mode with respect to the outflow amount of the fuel from the back pressure chamber. That is, the lifting speed of the needle in the first mode can be made higher than that in the second mode.
Zusätzlich ist es, da der erste Modus durch die Bewegung der Nadel, genauer gesagt durch eine Erhöhung des Hebebetrags der Nadel, zu dem zweiten Modus verändert wird, nicht notwendig, einen zusätzlichen Antriebsabschnitt vorzusehen. Das heißt, es ist nicht notwendig, eine Mehrzahl von Antriebsabschnitten vorzusehen.In addition, since the first mode is changed to the second mode by the movement of the needle, more specifically, by an increase in the lifting amount of the needle, it is not necessary to provide an additional drive section. That is, it is not necessary to provide a plurality of drive sections.
Entsprechend ist es möglich, den Injektor vorzusehen, welcher dazu in der Lage ist, die Hubgeschwindigkeit der Nadel zu verändern, ohne die Mehrzahl von Antriebsabschnitten vorzusehen.Accordingly, it is possible to provide the injector capable of changing the lifting speed of the needle without providing the plurality of driving sections.
Gemäß einem anderen Merkmal der vorliegenden Offenbarung weist ein Kraftstoffeinspritzventil einen Modusumschaltabschnitt (55) auf.According to another feature of the present disclosure, a fuel injection valve has a mode switching section (55).
Der Modusumschaltabschnitt (55) schaltet einen Betriebsmodus einer Nadel (4) durch eine Bewegung der Nadel (4) ausgehend von einem ersten Modus zu einem zweiten Modus um.The mode switching section (55) switches an operation mode of a needle (4) by moving the needle (4) from a first mode to a second mode.
Ein eingeschränkter Abschnitt (51, 63, 64, 90, 91, 92, 94, 95) ist in einem Kraftstoffdurchlass ausgehend von einer Gegendruckkammer (6) zu einem Ausströmdurchlass (7) ausgebildet, durch welche Kraftstoff aus der Gegendruckkammer (6) zu dem Ausströmdurchlass (7) abgeführt wird. Eine Querschnittsfläche des eingeschränkten Abschnitts ist in dem ersten Modus größer als in dem zweiten Modus, wobei die Querschnittsfläche einem Bereich auf einer Ebene entspricht, die senkrecht zu einer Kraftstoffströmungsrichtung durch den eingeschränkten Abschnitt verläuft.A restricted portion (51, 63, 64, 90, 91, 92, 94, 95) is formed in a fuel passage from a back pressure chamber (6) to an outflow passage (7), through which fuel is discharged from the back pressure chamber (6) to the Outflow passage (7) is discharged. A cross-sectional area of the restricted portion is larger in the first mode than in the second mode, the cross-sectional area corresponding to an area on a plane perpendicular to a fuel flow direction through the restricted portion.
Gemäß dem vorstehenden Merkmal ist, da in dem ersten Modus eine Ausströmmenge des Kraftstoffs ausgehend von der Gegendruckkammer größer ist als die in dem zweiten Modus, ein Hubbetrag der Nadel in dem ersten Modus größer als der in dem zweiten Modus. Entsprechend ist es möglich, die Hubgeschwindigkeit derart zu verändern, dass die Hubgeschwindigkeit in dem ersten Modus höher ist als die in dem zweiten Modus.According to the above feature, since in the first mode, an outflow amount of the fuel from the back pressure chamber is large More than that in the second mode, a lift amount of the needle in the first mode is larger than that in the second mode. Accordingly, it is possible to change the lifting speed such that the lifting speed in the first mode is higher than that in the second mode.
Da der erste Modus durch die Bewegung der Nadel, genauer gesagt durch eine Erhöhung des Hebebetrags der Nadel, zu dem zweiten Modus verändert wird, ist es nicht notwendig, einen zusätzlichen Antriebsabschnitt vorzusehen. Das heißt, es ist nicht notwendig, eine Mehrzahl von Antriebsabschnitten vorzusehen.Since the first mode is changed to the second mode by the movement of the needle, more specifically, by an increase in the lifting amount of the needle, it is not necessary to provide an additional drive section. That is, it is not necessary to provide a plurality of drive sections.
Entsprechend ist es möglich, den Injektor vorzusehen, welcher dazu in der Lage ist, die Hubgeschwindigkeit der Nadel zu verändern, ohne die Mehrzahl von Antriebsabschnitten vorzusehen.Accordingly, it is possible to provide the injector capable of changing the lifting speed of the needle without providing the plurality of driving sections.
Die vorstehende und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen deutlich werden.The above and other objects, features and advantages of the present disclosure will become apparent from the following detailed description with reference to the accompanying drawings.
Es zeigt/es zeigen:
-
1 eine schematische Querschnittsansicht, die ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. -
2 eine schematisch vergrößerte Querschnittsansicht, die relevante Abschnitte des Kraftstoffeinspritzventils der ersten Ausführungsform zeigt. -
3A und3B schematische Querschnittsansichten, die relevante Abschnitte zum Erläutern von Betrieben des Kraftstoffeinspritzventils zeigen, wobei3A einen Zustand eines ersten Modus zeigt, in welchem eine Hubgeschwindigkeit der Nadel hoch ist, während3B einen Zustand eines zweiten Modus zeigt, in welchem die Hubgeschwindigkeit der Nadel niedrig ist. -
4A einen Graphen, der eine Veränderung eines Hubbetrags der Nadel im Hinblick auf die Zeit zeigt, während4B einen Graphen zeigt, der eine Kraftstoffeinspritzrate im Hinblick auf die Zeit zeigt. -
5A einen Graphen, der eine Kraftstoffeinspritzrate im Hinblick auf die Zeit zeigt, wenn die Hubgeschwindigkeit hoch ist und wenn die Hubgeschwindigkeit niedrig ist,5B einen Graphen, der eine Länge eines Kraftstoff-Sprühstrahls im Hinblick auf die Zeit zeigt, und5C einen Graphen, der eine Rauchmenge zeigt. -
6A eine pV-Diagrammansicht, die einen theoretischen Zyklus und einen wirklichen Zyklus zeigt, währen sowohl6B als auch6C einen Graphen zeigen, der die Kraftstoffeinspritzrate zeigt, wenn die Hubgeschwindigkeit hoch ist und wenn die Hubgeschwindigkeit niedrig ist. -
7 eine schematische Querschnittsansicht, die ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. -
8 eine schematisch vergrößerte Querschnittsansicht, die relevante Abschnitte des Kraftstoffeinspritzventils gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. -
9A und9B schematische Querschnittsansichten, die relevante Abschnitte zum Erläutern von Betrieben des Kraftstoffeinspritzventils der zweiten Ausführungsform zeigen, wobei9A einen Zustand des ersten Modus zeigt, während9B einen Zustand des zweiten Modus zeigt. -
10 eine schematische Draufsicht eines Bodenabschnitts eines Steuerplattenbauteils, um Stellen von Durchgangslöchern zu zeigen, wenn der Bodenabschnitt ausgehend von der vorderen Endseite betrachtet wird. -
11A und11B schematisch vergrößerte Querschnittsansichten, von welchen jede relevante Abschnitte eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß einer Modifikation der vorliegenden Offenbarung zeigt. -
12A eine schematisch vergrößerte Querschnittsansicht, die relevante Abschnitte eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß einer anderen Modifikation der vorliegenden Offenbarung zeigt,12B einen Graphen, der eine Veränderung des Hubbetrags der Nadel im Hinblick auf die Zeit zeigt, und12C einen Graphen, der die Kraftstoffeinspritzrate im Hinblick auf die Zeit zeigt. -
13A eine schematisch vergrößerte Querschnittsansicht, die relevante Abschnitte eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß einer weiteren Modifikation der vorliegenden Offenbarung zeigt,13B einen Graphen, der die Veränderung des Hubbetrags der Nadel im Hinblick auf die Zeit zeigt, und13C einen Graphen, der die Kraftstoffeinspritzrate im Hinblick auf die Zeit zeigt. -
14A und14B schematisch vergrößerte Querschnittsansichten, von welchen jede relevante Abschnitte eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß noch einer weiteren Modifikation der vorliegenden Offenbarung zeigt. -
15A eine schematisch vergrößerte Querschnittsansicht, die relevante Abschnitte eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß noch einer weiteren Modifikation der vorliegenden Offenbarung zeigt, und15B eine schematische Draufsicht eines Bodenabschnitts, um Stellen von Durchgangslöchern zu zeigen. -
16A eine schematisch vergrößerte Querschnittsansicht, die relevante Abschnitte eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß noch einer weiteren Modifikation der vorliegenden Offenbarung zeigt, und16B eine schematische Draufsicht eines Bodenabschnitts, um Stellen von Durchgangslöchern zu zeigen. -
17A und17B schematisch vergrößerte Querschnittsansichten, von welchen jede relevante Abschnitte eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß noch einer weiteren Modifikation der vorliegenden Offenbarung zeigt; und -
18A und18B schematisch vergrößerte Querschnittsansichten, von welchen jede relevante Abschnitte eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß noch einer weiteren Modifikation der vorliegenden Offenbarung zeigt.
-
1 12 is a schematic cross-sectional view showing a fuel injection valve according to a first embodiment of the present disclosure. -
2 12 is a schematically enlarged cross-sectional view showing relevant portions of the fuel injection valve of the first embodiment. -
3A and3B Schematic cross-sectional views showing relevant portions for explaining operations of the fuel injection valve, wherein3A 3B Fig. 12 shows a state of a second mode in which the lifting speed of the needle is low. -
4A Fig. 14 is a graph showing a change in a lift amount of the needle with respect to time while4B Fig. 12 shows a graph showing fuel injection rate with respect to time. -
5A a graph showing a fuel injection rate with respect to time when the lift speed is high and when the lift speed is low,5B a graph showing a length of a fuel spray with respect to time, and5C a graph showing an amount of smoke. -
6A a pV diagram view showing a theoretical cycle and a real cycle both during6B as well as6C -
7 12 is a schematic cross-sectional view showing a fuel injection valve according to a second embodiment of the present disclosure. -
8th -
9A and9B 9A shows a state of the first mode while9B shows a state of the second mode. -
10 12 is a schematic plan view of a bottom portion of a control plate member to show through hole locations when the bottom portion is viewed from the front end side. -
11A and11B -
12A 12B a graph showing a change in the lift amount of the needle with respect to time, and12C Figure 12 is a graph showing fuel injection rate with respect to time. -
13A 13B a graph showing the change in the lift amount of the needle with respect to time, and13C Figure 12 is a graph showing fuel injection rate with respect to time. -
14A and14B -
15A 15B Fig. 12 is a schematic plan view of a bottom portion to show through-hole locations. -
16A 16B Fig. 12 is a schematic plan view of a bottom portion to show through-hole locations. -
17A and17B -
18A and18B
Die vorliegende Offenbarung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsformen beziehungsweise Modifikationen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die gleichen oder ähnliche Teile oder Abschnitte in sämtlichen Ausführungsformen beziehungsweise Modifikationen werden mit den gleichen Bezugszeichen versehen, um wiederholte Erläuterungen zu vermeiden.The present disclosure is explained below using a number of embodiments or modifications with reference to the drawings. The same or similar parts or portions in all the embodiments or modifications are denoted by the same reference numerals to avoid redundant explanations.
Erste AusführungsformFirst embodiment
Ein Aufbau eines Kraftstoffeinspritzventils 1 (nachfolgend ein Injektor 1) einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird unter Bezugnahme auf
Sowohl der Injektor 1, eine (nicht näher dargestellte) Zufuhrpumpe, ein (nicht näher dargestelltes) Common-Rail als auch eine elektronische Steuereinheit 2 (ECU 2) sind eine Komponente eines Kraftstoffeinspritzsystems. Die Zufuhrpumpe beaufschlagt Kraftstoff und fuhrt dem Common-Rail derartigen Hochdruckkraftstoff zu. Das Common-Rail speichert vorübergehend den Hochdruckkraftstoff von der Zufuhrpumpe. Der Hochdruckkraftstoff wird ausgehend von dem Common-Rail an jeden der Injektoren 1 verteilt.Each of the
Die ECU 2 berechnet eine Kraftstoffeinspritzmenge auf Grundlage einer Last einer Maschine mit interner Verbrennung (nachfolgend die Maschine: nicht näher dargestellt), einer Drehgeschwindigkeit der Maschine und dergleichen. Die ECU 2 berechnet ferner einen Einspritzstartzeitpunkt und eine Einspritzzeitdauer, welche der Kraftstoffeinspritzmenge entspricht, in Übereinstimmung mit einem Kraftstoffdruck (ein Common-Rail-Druck), der dem Injektor 1 zugeführt werden soll.The
Der Injektor 1 ist an der Maschine angebracht und spritzt den Hochdruckkraftstoff, beispielsweise mehr als 250 MPa, direkt in eine Brennkammer der Maschine ein.The
Der Injektor 1 ist aus einer Nadel 4, einem Düsenkörper 5, einer Gegendruckkammer 6, einem Ausströmdurchlass 7, einem Antriebsabschnitt 8 und dergleichen zusammengesetzt, wie untenstehend erläutert wird. Bei der vorliegenden Offenbarung wird eine axiale vordere Endseite des Injektors 1 als eine vordere Endseite bezeichnet, während eine axiale rückwärtige Endseite des Injektors 1 als eine rückwärtige Endseite bezeichnet wird.The
Die Nadel 4 ist in einer Säulenform ausgebildet und dient als ein Ventilkörper zum Öffnen und Schließen von Einspritzlöchern 9, durch welche der Hochdruckkraftstoff direkt in die Brennkammer der Maschine eingespritzt wird. Die Nadel 4 weist zum Öffnen und Schließen der Einspritzlöcher 9 an ihrem vorderen Ende einen Kontaktierungsabschnitt 10 auf.The
Der Düsenkörper 5 ist in einer zylindrischen Form ausgebildet, um die Nadel 4 beweglich darin unterzubringen. Die Einspritzlöcher 9 sind an einem vorderen Ende des Düsenkörpers 5 ausgebildet. Eine Sitzoberfläche 11 ist an einer Innenoberfläche des Düsenkörpers 5 ausgebildet, sodass der Kontaktierungsabschnitt 10 der Nadel 4 auf der Sitzoberfläche 11 des Düsenkörpers 5 sitzt oder von dieser getrennt ist. Eine Position der Nadel 4, an welcher der Kontaktierungsabschnitt 10 auf der Sitzoberfläche 11 sitzt (oder von dieser getrennt ist), wird als eine Sitzposition 12 der Nadel 4 bezeichnet.The
Wenn der Kontaktierungsabschnitt 10 der Nadel 4 in einer axialen Richtung aufwärts von der Sitzposition 12 getrennt ist, sind die Einspritzlöcher 9 geöffnet, um so den Kraftstoff einzuspritzen. Andererseits sind dann, wenn der Kontaktierungsabschnitt 10 der Nadel 4 sich zu der Sitzposition 12 herabsenkt und auf der Sitzoberfläche 11 sitzt, die Einspritzlöcher 9 geschlossen, um so die Kraftstoffeinspritzung zu beenden.When the contacting
Die Gegendruckkammer 6 ist an der rückwärtigen Endseite der Nadel 4 ausgebildet, sodass ein Gegendruck des Hochdruckkraftstoffs in einer Richtung, welche die Einspritzlöcher 9 schließt, auf die Nadel 4 ausgeübt wird.The
Der Ausströmdurchlass 7 ist ein Kraftstoffdurchlass, durch welchen der Kraftstoff ausgehend von der Gegendruckkammer 6 abgeführt wird.The
Die Gegendruckkammer 6 und der Ausströmdurchlass 7 werden untenstehend detaillierter weiter erläutert werden.The
Der Antriebsabschnitt 8 öffnet und schließt den Ausströmdurchlass 7 auf Grundlage eines Steuersignals von der ECU 2. Der Antriebsabschnitt 8 erhöht oder senkt durch Öffnen oder Schließen des Ausströmdurchlasses 7 den Gegendruck, um einen Öffnungs- und Schließbetrieb der Nadel 4 für die Einspritzlöcher 9 zu steuern.The
Der Antriebsabschnitt 8 ist in einem Haltebauteil 13 (einem Gehäuse 13) untergebracht. Der Düsenkörper 5 und das Haltebauteil 13 sind durch eine Haltemutter 16 derart miteinander verbunden, dass Metallplattenbauteile 14 und 15 (ein erstes und ein zweites Metallplattenbauteil 14 und 15) zwischen dem Düsenkörper 5 und dem Haltebauteil 13 eingeschoben sind. Hochdruckkraftstoffdurchlässe 17, 18, 19 und 20 sind jeweils in dem Haltebauteil 13, den ersten und den zweiten Plattenbauteilen 14 und 15 und dem Düsenkörper 5 ausgebildet, um den Hochdruckkraftstoff ausgehend von dem Common-Rail den Einspritzlöchern 9 zuzuführen.The
Der Ausströmdurchlass 7 ist in dem zweiten Plattenbauteil 15 ausgebildet, um so in der axialen Richtung durch das zweite Plattenbauteil 15 durchzutreten. Ein Einströmdurchlass 21 ist in dem zweiten Plattenbauteil 15 ausgebildet, um den Hochdruckkraftstoff in die Gegendruckkammer 6 zuzuführen. Der Einströmdurchlass 21 zweigt von dem Hochdruckkraftstoffdurchlass 19 ab, sodass der Hochdruckkraftstoff in die Gegendruckkammer 6 zugeführt wird. Ein eingeschränkter Abschnitt ist in dem Einströmdurchlass 21 ausgebildet, um eine Strömungsmenge des Kraftstoffs, der in die Gegendruckkammer 6 zugeführt wird, einzuschränken.The
Ein Niedrigdruckdurchlass 23 ist in dem ersten Plattenbauteil 14 ausgebildet. Das erste Plattenbauteil 14 weist eine Ventilkammer 26 auf, um das Schaltventil 25 beweglich unterzubringen. Das Schaltventil 25 dient als ein Ventilkörper, welcher den Ausströmdurchlass 7 mit dem Niedrigdruckkraftstoffdurchlass 23 in Verbindung setzt bzw. kommuniziert, um so den Ausströmdurchlass 7 zu öffnen, oder welcher die Verbindung zwischen dem Ausströmdurchlass 7 und dem Niedrigdruckkraftstoffdurchlass 23 unterbricht, um so den Ausströmdurchlass 7 zu schließen.A low-
Der Antriebsabschnitt 8 ist aus einem piezoelektrischen Aktuator mit einem piezoelektrischen Element 27, einem Piezokolben 28, einem Ventilkolben 29 und dergleichen zusammengesetzt.The
Das piezoelektrische Element 27, der Piezokolben 28 und der Ventilkolben 29 sind in dieser Reihenfolge in der axialen Richtung ausgehend von der rückwärtigen Endseite zu der vorderen Endseite des Injektors 1 angeordnet und koaxial in dem Haltebauteil 13 untergebracht.The
Das piezoelektrische Element 27 ist in der axialen Richtung erweitert, wenn elektrische Leistung daran angelegt wird, um so den Piezokolben 28 und den Ventilkolben 29 in einer axialen Richtung abwärts zu der vorderen Endseite zu bewegen.The
Zwischen dem Ventilkolben 29 und dem Schaltventil 25 ist eine Verschiebungsübertragungswelle 30 vorgesehen, sodass dieses in der axialen Richtung abwärts zu der vorderen Endseite bewegt wird. Wenn das Schaltventil 25 zusammen mit der Verschiebungsübertragungswelle 30 in der axialen Richtung abwärts zu der vorderen Endseite bewegt wird, ist ein Ventilkörperabschnitt des Schaltventils 25 von einem Ventilsitzabschnitt getrennt, der in dem ersten Plattenbauteil 14 ausgebildet ist, sodass das Schaltventil 25 geöffnet ist. Wenn das Schaltventil 25 geöffnet ist, dann steht der Ausströmdurchlass 7 in Verbindung mit dem Niedrigdruckkraftstoffdurchlass 23, sodass der Ausströmdurchlass 7 geöffnet ist, um den Gegendruck in der Gegendruckkammer 6 zu senken.A
Wenn der Gegendruck gesenkt ist, dann ist der Kontaktierungsabschnitt 10 der Nadel 4 von der Sitzposition 12 (von der Sitzoberfläche 11 des Düsenkörpers 5) getrennt, um dadurch die Einspritzlöcher 9 zu öffnen. Mit anderen Worten ist ein Hubbetrag der Nadel 4, welcher einem Verschiebungsausmaß der Nadel 4 in einer axialen Richtung aufwärts entspricht, erhöht.When the back pressure is lowered, the contacting
In der Ventilkammer 26 ist eine Rückstellfeder 32 vorgesehen, um so das Schaltventil 25 in einer Ventilschließrichtung (in der axialen Richtung aufwärts zu der rückwärtigen Endseite) vorzuspannen.A
Wenn die elektrische Leistungsversorgung zu dem piezoelektrischen Element 27 unterbrochen ist, kehrt eine axiale Länge des piezoelektrischen Elements 27 zurück zu ihrer Ausgangslänge, das heißt, die axiale Länge wird kleiner. Das Schaltventil 25 wird in der axialen Richtung aufwärts zu der rückwärtigen Endseite bewegt, sodass der Ventilkörperabschnitt des Schaltventils 25 mit dem Ventilsitzabschnitt des ersten Plattenbauteils 14 in Kontakt gebracht wird. Wenn das Schaltventil 25 geschlossen ist, ist der Ausströmdurchlass 7 geschlossen, um so den Gegendruck in der Gegendruckkammer 6 zu erhöhen.When electric power supply to the
Wenn der Gegendruck erhöht ist, dann sitzt der Kontaktierungsabschnitt 10 der Nadel 4 auf der Sitzposition 12 (der Sitzoberfläche 11 des Düsenkörpers 5), um dadurch die Einspritzlöcher 9 zu schließen.When the back pressure is increased, the contacting
Charakterisierende Abschnitte der ersten AusführungsformCharacterizing portions of the first embodiment
Charakterisierende Abschnitte der ersten Ausführungsform werden unter Bezugnahme auf
Der Injektor 1 weist ein zylindrisches Bauteil 40 mit einer Becherform (ein Kammer-Bildungsbauteil 40), ein Druckaufnahmebauteil 43 (nachfolgend ein Modusumschaltbauteil 43), ein Steuerplattenbauteil 45, eine Feder 46 (ein Vorspannbauteil) und dergleichen auf.The
Das zylindrische Bauteil 40, welches in einer zylindrischen Form mit einem Bodenende 40a ausgebildet ist, bildet die Gegendruckkammer 6 aus. Ein Durchgangsloch 40b ist in dem Bodenende 40a des zylindrischen Bauteils 40 ausgebildet. Ein rückwärtiger Endabschnitt 4a der Nadel 4 ist beweglich in das Durchgangsloch 40b des zylindrischen Bauteils 40 eingefügt, sodass eine Außenumfangsoberfläche des rückwärtigen Endabschnitts 4a und eine Innenumfangsoberfläche des Durchgangslochs 40b auf eine gleitende Weise miteinander in Kontakt stehen.The
Eine Feder 47, welche zwischen dem zylindrischen Bauteil 40 und der Nadel 4 vorgesehen ist, spannt das zylindrische Bauteil 40 in der axialen Richtung aufwärts (in einer Rückwärtsrichtung) vor, sodass das zylindrische Bauteil 40 in Kontakt mit einer unteren Seitenoberfläche (einer vorderen Endoberfläche) des zweiten Plattenbauteils 15 steht.A
Das Modusumschaltbauteil 43 ist in einer zylindrischen Form mit einem oberseitigen geschlossenen Ende 48 ausgebildet, um die Gegendruckkammer 6 teilweise zu definieren. Das Modusumschaltbauteil 43 ist derart beweglich an dem rückwärtigen Endabschnitt 4a der Nadel 4 eingepasst, dass eine Innenumfangsoberfläche des Modusumschaltbauteils 43 auf die gleitende Weise mit der Außenumfangsoberfläche des rückwärtigen Endabschnitts 4a der Nadel 4 in Kontakt steht und eine Außenumfangsoberfläche des Modusumschaltbauteils 43 auf die gleitende Weise in Kontakt mit einer Innenumfangsoberfläche des zylindrischen Bauteils 40 steht. In dem oberseitigen geschlossenen Ende 48 des Modusumschaltbauteils 43 ist ein Durchgangsloch 49 ausgebildet. Das Durchgangsloch 49 tritt in der axialen Richtung durch das Modusumschaltbauteil 43 durch, sodass ein erster Raum 6a, der zwischen dem Modusumschaltbauteil 43 und dem rückwärtigen Endabschnitt 4a ausgebildet ist, über das Durchgangsloch 49 mit einem zweiten Raum 6b, der an einer Außenseite des Modusumschaltbauteils 43 ausgebildet ist, in Verbindung steht. Die Gegendruckkammer 6 ist aus dem ersten Raum 6a und dem zweiten Raum 6b zusammengesetzt.The
Das Steuerplattenbauteil 45 ist in einer Scheibenform ausgebildet, um die Gegendruckkammer 6 teilweise zu definieren. Das Steuerplattenbauteil 45 befindet sich an einer Position auf der rückwärtigen Endseite des Modusumschaltbauteils 43. An einem Mittelpunkt des Steuerplattenbauteils 45 ist in der axialen Richtung ein Durchgangsloch 50 ausgebildet, sodass die Gegendruckkammer 6 immer in Verbindung mit dem Ausströmdurchlass 7 steht.The
Eine Querschnittsfläche des Durchgangslochs 50 auf einer Ebene, die senkrecht zu einer Strömungsrichtung des Kraftstoffs verläuft, ist kleiner als die des Durchgangslochs 49 auf einer Ebene, die senkrecht zu einer Strömungsrichtung des Kraftstoffs verläuft. Das Durchgangsloch 50 dient als eine Ausflussöffnung 51 zum Einschränken einer Strömungsmenge des Kraftstoffs, der ausgehend von der Gegendruckkammer 6 in den Ausströmdurchlass 7 ausströmt.A cross-sectional area of the through
Die Feder 46 ist in einem zusammengedrückten Zustand zwischen dem Modusumschaltbauteil 43 und dem Steuerplattenbauteil 45 angeordnet.The
Betrieb der ersten AusführungsformOperation of the First Embodiment
Ein Betrieb des Injektors 1 der ersten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die
Das Schaltventil 25 öffnet den Ausströmdurchlass 7 (der Ausströmdurchlass 7 steht mit dem Niedrigdruckkraftstoffdurchlass 23 in Verbindung), wenn dem piezoelektrischen Element 27 in Übereinstimmung mit dem Steuersignal von der ECU 2 die elektrische Leistung zugeführt wird.The switching
Wenn der Kraftstoff mit seinem Ausströmen über den Ausströmdurchlass 7 aus der Gegendruckkammer 6 startet, wird der Kraftstoffdruck in der Gegendruckkammer 6 gesenkt.When the fuel starts flowing out of the
Anschließend wird eine Fluidkraft des Hochdruckkraftstoffs, die auf ein vorderes Ende der Nadel 4 ausgeübt wird (eine Fluidkraft zum Drücken der Nadel 4 in der axialen Richtung aufwärts), größer als der Gegendruck. Die Nadel 4 wird dabei in der Rückwärtsrichtung (der axialen Richtung aufwärts) angehoben, sodass der Kontaktierungsabschnitt 10 der Nadel 4 von der Sitzoberfläche 11 des Düsenkörpers 5 getrennt ist, um die Einspritzlöcher 9 zu öffnen.Then, a fluid force of the high-pressure fuel applied to a front end of the needle 4 (a fluid force for pushing the
Die Fluidkraft, die auf das vordere Ende der Nadel 4 ausgeübt wird, bevor diese ihre Aufwärtsbewegung startet (bevor diese sich von der Sitzoberfläche 11 trennt), entspricht einer Fluidkraft, welche die Nadel 4 an einer vorderen Endoberfläche außerhalb des Kontaktierungsabschnitts 10 der Nadel 4 von dem Hochdruckkraftstoff aufnimmt.The fluid force applied to the front end of the
In einer Zeitdauer, kurz nach einem Start einer Hebebewegung der Nadel 4, wird nur die Nadel 4 in der Rückwärtsrichtung angehoben, ohne das Modusumschaltbauteil 43 zu bewegen, wie in
Wenn ein Hebebetrag der Nadel 4 größer als ein vorgegebener Wert wird, dann wird eine rückwärtige Endoberfläche der Nadel 4 in Kontakt mit dem oberseitigen geschlossenen Ende 48 des Modusumschaltbauteils 43 gebracht, wie in
Wenn der Ausströmdurchlass 7 geöffnet ist, dann wird das Steuerplattenbauteil 45 durch einen Differenzdruck zwischen dem Ausströmdurchlass 7 und der Gegendruckkammer 6 sowie durch eine Vorspannkraft der Feder 46 in der Rückwärtsrichtung gedrückt, sodass das Steuerplattenbauteil 45 in Kontakt mit der vorderen Endoberfläche des zweiten Plattenbauteils 15 steht. Im Ergebnis ist der Einströmdurchlass 21 durch das Steuerplattenbauteil 45 geschlossen.When the
Zusätzlich wird, sobald der Ausströmdurchlass 7 geschlossen ist, der Differenzdruck zwischen der Gegendruckkammer 6 und dem Ausströmdurchlass 7 kleiner. Anschließend wird in der axialen Richtung abwärts (eine Vorwärtsrichtung) ein Kraftstoffdruck, der auf das Steuerplattenbauteil 45 ausgeübt wird, größer als eine Summe des Differenzdrucks und der Vorspannkraft der Feder 46, sodass das Steuerplattenbauteil 45 in der Vorwärtsrichtung heruntergedrückt wird und der Hochdruckkraftstoff ausgehend von dem Einströmdurchlass 21 in die Gegendruckkammer 6 eingeführt wird.In addition, once the
Die Nadel 4, das Modusumschaltbauteil 43 und das zylindrische Bauteil 40 sind angeordnet, um so eine Bedingung zu erfüllen, bei der ein erster Hebebetrag „L1“ der Nadel 4 kleiner ist als ein zweiter Hebebetrag „L2“ der Nadel 4 (L1 < L2), wobei der erste Hebebetrag „L1“ ein Betrag ist, mit welchem die Nadel 4 in der axialen Richtung in Kontakt mit dem Modusumschaltbauteil 43 gebracht wird, während der zweite Hebebetrag „L2“ ein maximaler Hebebetrag der Nadel 4 ist. Der zweite Hebebetrag „L2“ entspricht einem Abstand zwischen einer vorderen Endoberfläche des zylindrischen Bauteils 40 und einem Schulterabschnitt 4b der Nadel 4.The
Vorteile der ersten AusführungsformAdvantages of the first embodiment
Bei der vorliegenden Offenbarung ist die Hubgeschwindigkeit als eine Bewegungsgeschwindigkeit der Nadel 4 definiert, genauer gesagt als ein Zunahmebetrag pro Zeiteinheit für einen Hubbetrag der Nadel 4. Ein erster Modus ist als ein Betriebsmodus definiert, in welchem die Nadel 4 sich mit einer ersten Hubgeschwindigkeit bewegt. Ein zweiter Modus ist als ein Betriebsmodus definiert, in welchem die Nadel 4 sich mit einer zweiten Hubgeschwindigkeit bewegt, die niedriger ist als die erste Hubgeschwindigkeit. Der erste Modus wird auch als ein Hochgeschwindigkeitsmodus bezeichnet, während der zweite Modus als ein Niedriggeschwindigkeitsmodus bezeichnet wird.In the present disclosure, the lifting speed is defined as a moving speed of the
Wie vorstehend erläutert, wird, nachdem die Nadel 4 ihre Hebebewegung startet, der hervorstehende Bereich der Druckaufnahmeoberfläche der Nadel 4 von einem ersten Wert (dem hervorstehenden Bereich, der in
Wie vorstehend wird die Nadel 4, nachdem die Nadel 4 ihre Hebebewegung startet, zuerst in dem ersten Modus (dem Hochgeschwindigkeitsmodus) und anschließend in dem zweiten Modus (dem Niedriggeschwindigkeitsmodus) betrieben.As above, after the
Der Betriebsmodus der Nadel 4 wird abhängig von dem Hebebetrag der Nadel 4 ausgehend von dem ersten Modus zu dem zweiten Modus umgeschaltet.The operation mode of the
Mit anderen Worten wird der Betriebsmodus der Nadel 4 von dem ersten Modus zu dem zweiten Modus oder umgekehrt umgeschaltet, wenn eine rückwärtige Endoberfläche 4r der Nadel 4 mit einer vorderen Endoberfläche 48f des oberseitigen geschlossenen Endes 48 des Modusumschaltbauteils 43 in Kontakt gebracht wird oder von dieser getrennt wird. Entsprechend weisen die rückwärtige Endoberfläche 4r der Nadel 4 und die vordere Endoberfläche 48f des oberseitigen geschlossenen Endes 48 eine Funktion als ein Modusumschaltabschnitt 55 auf.In other words, the operational mode of the
Wie vorstehend wird der Injektor 1 der vorliegenden Ausführungsform in dem ersten Modus (dem Hochgeschwindigkeitsmodus) und anschließend in dem zweiten Modus (dem Niedriggeschwindigkeitsmodus) betrieben, wobei die Hubgeschwindigkeit der Nadel 4 in dem zweiten Modus niedriger ist als die in dem ersten Modus.As above, the
Der Modusumschaltabschnitt 55 schaltet den Betriebsmodus der Nadel 4 abhängig von dem Hebebetrag der Nadel 4 ausgehend von dem ersten Modus zu dem zweiten Modus um.The
Zusätzlich ist der hervorstehende Bereich der Druckaufnahmeoberfläche der Nadel 4 in dem ersten Modus (
Entsprechend ist es möglich, die Hubgeschwindigkeit des ersten Modus höher herzustellen als die des zweiten Modus. Mit anderen Worten kann die Hubgeschwindigkeit in einem Anhebe-Hub der Nadel 4 verändert werden.Accordingly, it is possible to make the lifting speed of the first mode higher than that of the second mode. In other words, the lifting speed in a lifting stroke of the
Zusätzlich ist es, da der Betriebsmodus abhängig von dem Hebebetrag der Nadel 4 ausgehend von dem ersten Modus zu dem zweiten Modus verändert wird, nicht notwendig, einen zusätzlichen Antriebsabschnitt vorzusehen. Mit anderen Worten ist es nicht notwendig, eine Mehrzahl von Antriebsabschnitten vorzusehen.In addition, since the operation mode is changed from the first mode to the second mode depending on the lifting amount of the
Im Ergebnis ist es möglich, den Injektor 1 vorzusehen, welcher dazu in der Lage ist, die Hubgeschwindigkeit zu verändern, ohne die Mehrzahl von Antriebsabschnitten vorzusehen.As a result, it is possible to provide the
Die
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Nadel 4 zuerst in dem ersten Modus und anschließend in dem zweiten Modus betrieben, wobei die Hubgeschwindigkeit des zweiten Modus niedriger ist als die des ersten Modus.In the present embodiment, the
In den
Wie in
Wie in
Wie in
Wenn die Hubgeschwindigkeit der Nadel 4 gesenkt wird, ist es möglich, eine Kraftstoffeinspritzdauer zu verlängern, um dadurch die Kraftstoffeinspritzmenge in Übereinstimmung mit einer Erhöhung eines Volumens der Brennkammer zu erhöhen. Dadurch ist es möglich, einen Bereich in der Brennkammer für isobarische Verbrennung zu vergrößern.When the lifting speed of the
Im Ergebnis ist es möglich, einen Verbrennungszyklus näher an einem theoretischen Zyklus herzustellen und dadurch eine Ausgabe der Maschine zu erhöhen, wie in
Zusätzlich ist es möglich, Rauschen zu reduzieren, welches durch eine rasche Kraftstoffzufuhr erzeugt wird, wenn eine Neigung eines Anfangsanstiegs der Kraftstoffeinspritzrate oder der Neigung des Anfangsanstiegs und eines Spitzenwerts der Kraftstoffeinspritzrate derart hergestellt sind, dass diese kleiner sind als die in dem Fall, bei welchem die Hubgeschwindigkeit hoch ist, wie in den
Selbst in einem Fall eines Injektors, bei welchem die Hubgeschwindigkeit nicht in einem Einspritzhub verändert werden kann, ist es möglich, die Erzeugung des Rauchs durch Einstellen der Hubgeschwindigkeit auf einen höheren Wert (einen festgelegten Wert) zu reduzieren. Allerdings ist es, da der Spitzenwert der Kraftstoffeinspritzrate erhöht ist, so wie die Kraftstoffeinspritzdauer gesenkt ist, schwierig, die Ausgabe der Maschine zu erhöhen und die Erzeugung des Rauschens zu unterbinden. Andererseits wird es dann, wenn die Hubgeschwindigkeit auf einen niedrigeren Wert (einen festgelegten Wert) eingestellt wird, möglich, die Ausgabe der Maschine zu erhöhen und die Erzeugung des Rauschens zu unterbinden. Allerdings wird es schwierig, die Erzeugung des Rauchs zu reduzieren.Even in a case of an injector in which the stroke speed cannot be changed in one injection stroke, it is possible to reduce the generation of the smoke by setting the stroke speed to a higher value (a fixed value). However, since the peak value of the fuel injection rate is increased as the fuel injection duration is decreased, it is difficult to increase the engine output and suppress the generation of the noise. On the other hand, when the lifting speed is set to a lower value (a fixed value), it becomes possible to increase the output of the machine and suppress the generation of the noise. However, it becomes difficult to reduce the generation of the smoke.
Wie vorstehend ist es nicht möglich, in dem Injektor mit dem festgelegten Wert für die Hubgeschwindigkeit sowohl Effekte zum Senken der Erzeugung des Rauchs einerseits, als auch andererseits zum Erhöhen der Maschinenausgabe und zum Unterbinden des Rauschens zu erhalten.As above, it is not possible to obtain both effects of reducing the generation of the smoke and increasing the engine output and suppressing the noise in the injector with the fixed value for the stroke speed.
Allerdings kann gemäß dem Injektor 1 der vorliegenden Ausführungsform, da die Hubgeschwindigkeit während eines Anhebe-Hubs der Nadel 4 verändert werden kann, nicht nur die Erzeugung des Rauchs reduziert werden, sondern auch die Maschinenausgabe erhöht und die Rauscherzeugung unterbunden werden.However, according to the
Bei dem Injektor 1 der ersten Ausführungsform definiert das Modusumschaltbauteil 43 teilweise die Gegendruckkammer 6. Zusätzlich schaltet der Modusumschaltabschnitt 55, welcher aus der vorderen Endoberfläche 48f des Modusumschaltbauteils 43 und der rückwärtigen Endoberfläche 4r der Nadel 4 zusammengesetzt ist, von dem ersten Modus, in welchem das Modusumschaltbauteil 43 nicht unabhängig von der Bewegung der Nadel 4 bewegt wird (mit anderen Worten, die Nadel 4 ist relativ zu dem Modusumschaltbauteil 43 verschoben), zu dem zweiten Modus, in welchem das Modusumschaltbauteil 43 zusammen mit der Nadel 4 bewegt wird, um.In the
Wie vorstehend ist es, da der erste Modus zu dem zweiten Modus umgeschaltet wird, wenn die Nadel 4 in Kontakt mit dem Modusumschaltbauteil 43 gebracht wird, möglich, die Struktur des Modusumschaltabschnitts 55 einfacher zu gestalten.As above, since the first mode is switched to the second mode when the
Bei dem Injektor 1 der ersten Ausführungsform ist das Modusumschaltbauteil 43 in der zylindrischen Form ausgebildet, dessen Innenumfangsoberfläche auf die gleitende Weise in Kontakt mit der Außenumfangsoberfläche des rückwärtigen Endabschnitts 4a der Nadel 4 steht und dessen Außenumfangsoberfläche in Kontakt mit der Innenumfangsoberfläche des zylindrischen Bauteils 40 steht, das die Gegendruckkammer 6 ausbildet.In the
Entsprechend kann der Aufbau zum Verändern der Hubgeschwindigkeit der Nadel 4 erhalten werden, indem einfach die Mehrzahl der Teile mit der zylindrischen Form kombiniert werden.Accordingly, the structure for changing the lifting speed of the
In dem ersten Modus dient die rückwärtige Endoberfläche 4r der Nadel 4 als die Druckaufnahmeoberfläche. In dem zweiten Modus dient eine rückwärtige Endoberfläche 43r des Modusumschaltbauteils 43 als die Druckaufnahmeoberfläche.In the first mode, the rear end surface 4r of the
Der Injektor 1 weist das Steuerplattenbauteil 45 auf, welches die Gegendruckkammer 6 teilweise definiert und den Einströmdurchlass 21 schließt, wenn der Ausströmdurchlass 7 geöffnet ist.The
Der Ausströmdurchlass 7 weist die Ausflussöffnung 51 zum Einschränken der Menge des Kraftstoffs, der aus der Gegendruckkammer 6 zu dem Ausströmdurchlass 7 ausströmt, auf.The
Wenn der Ausströmdurchlass 7 geöffnet ist, dann ist die Verbindung zwischen dem Einströmdurchlass 21 und dem Ausströmdurchlass 7 blockiert, um dadurch den Verbrauch von Hochdruckkraftstoff zu unterbinden. Im Ergebnis ist es möglich, eine Last der Zufuhrpumpe zu reduzieren. Zusätzlich ist es, da der Ausströmdurchlass 7 mit einer kleinen Kraft geschlossen werden kann, möglich, eine Größe des Antriebsabschnitts 8 zu verkleinern.When the
Da die Ausflussöffnung 51 in dem Steuerplattenbauteil 45 ausgebildet ist, ist es möglich, von dem Differenzdruck zwischen der Gegendruckkammer 6 und dem Ausströmdurchlass 7 Gebrauch zu machen, wenn das Steuerplattenbauteil 45 in der Rückwärtsrichtung bewegt wird.Since the
Bei dem Injektor 1 der vorliegenden Ausführungsform ist das Steuerplattenbauteil 45 durch die Feder 46 in der Rückwärtsrichtung vorgespannt. Im Ergebnis wird eine Position des Steuerplattenbauteils 45 stabil, ohne durch die Schwerkraft beziehungsweise den Kraftstoffdruck beeinflusst zu werden.In the
Zweite AusführungsformSecond embodiment
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird unter Bezugnahme auf die
Bei der zweiten Ausführungsform weist das Steuerplattenbauteil 45 einen sich axial erstreckenden Abschnitt 60 mit einer zylindrischen Form mit einem geschlossenen Ende auf der vorderen Endseite des Steuerplattenbauteils 45 auf. Der sich axial erstreckende Abschnitt 60 weist einen Bodenabschnitt 62 (das geschlossene Ende) auf, in welchem ein erstes und ein zweites Durchgangsloch 63 und 64 ausgebildet sind. Sowohl die ersten als auch die zweiten Durchgangslöcher 63 und 64 treten in der axialen Richtung durch den Bodenabschnitt 62 durch und dienen als die Ausflussöffnung 51. Das erste Durchgangsloch 63 ist an einem Mittelpunkt des Bodenabschnitts 62 ausgebildet, während das zweite Durchgangsloch 64 an einem Umfangsabschnitt des Bodenabschnitts 62 ausgebildet ist.In the second embodiment, the
Das zylindrische Bauteil 40 (das Kammer-Bildungsbauteil 40) ist aus einem zylindrischen Bauteil zusammengesetzt, das auf der rückwärtigen Endseite einen Abschnitt 65 mit kleinem Durchmesser und auf der vorderen Endseite einen Abschnitt 66 mit großem Durchmesser aufweist, wobei ein Innendurchmesser des Abschnitts 65 mit kleinem Durchmesser kleiner ist als der des Abschnitts 66 mit großem Durchmesser, sodass auf einer Innenumfangsoberfläche des zylindrischen Bauteils 40 an einer Grenze zwischen dem Abschnitt 65 mit kleinem Durchmesser und dem Abschnitt 66 mit großem Durchmesser ein Stufenabschnitt ausgebildet ist.The cylindrical member 40 (chamber formation member 40) is composed of a cylindrical member having a small-
Eine Außenumfangsoberfläche des sich axial erstreckenden Abschnitts 60 steht beweglich in Kontakt mit einer Innenumfangsoberfläche des Abschnitts 65 mit kleinem Durchmesser, während die Außenumfangsoberfläche des rückwärtigen Endabschnitts 4a der Nadel 4 beweglich in Kontakt mit einer Innenumfangsoberfläche des Abschnitts 66 mit großem Durchmesser steht.An outer peripheral surface of the
Ein Schaltplattenbauteil 67 ist zwischen der Nadel 4 und dem Steuerplattenbauteil 45 angeordnet.A
Das Schaltplattenbauteil 67 ist in einer Scheibenform ausgebildet und dessen Au-ßenumfangsoberfläche steht beweglich in Kontakt mit der Innenumfangsoberfläche des Abschnitts 66 mit großem Durchmesser. Das Schaltplattenbauteil 67 weist an dessen Mittelpunkt ein Durchgangsloch 68 auf, welches in der axialen Richtung durch das Schaltplattenbauteil 67 tritt.The
Das Schaltplattenbauteil 67 definiert teilweise die Gegendruckkammer 6 und verändert eine Querschnittsfläche der Ausflussöffnung 51 (63, 64), wenn das Schaltplattenbauteil 67 in Kontakt mit dem Bodenabschnitt 62 des Steuerplattenbauteils 45 gebracht wird. Genauer gesagt wird die Querschnittsfläche der Ausflussöffnung 51 auf einer Ebene, die senkrecht zu einer Kraftstoffströmungsrichtung verläuft, ausgehend von einem ersten Wert, welcher umgesetzt wird, wenn das Schaltplattenbauteil 67 von dem Bodenabschnitt 62 getrennt ist, zu einem zweiten Wert, welcher umgesetzt wird, wenn das Schaltplattenbauteil 67 in Kontakt mit dem Bodenabschnitt 62 gebracht wird, verändert.The
Eine Feder 69 ist zwischen dem Schaltplattenbauteil 67 und der Nadel 4 angeordnet, sodass das Schaltplattenbauteil 67 durch die Feder 69 in der Rückwärtsrichtung vorgespannt ist. Das Schaltplattenbauteil 67 bildet zwischen dem Schaltplattenbauteil 67 und der Nadel 4 einen ersten Raum 6a aus. Eine rückwärtige Endoberfläche des Schaltplattenbauteils 67 steht in Kontakt mit einer vorderen Endoberfläche des Abschnitts 65 mit kleinem Durchmesser, das heißt, mit dem Stufenabschnitt des zylindrischen Bauteils 40, das zwischen dem Abschnitt 65 mit kleinem Durchmesser und dem Abschnitt 66 mit großem Durchmesser ausgebildet ist.A
Eine Feder 70 ist zwischen der Nadel 4 und dem zweiten Plattenbauteil 15 angeordnet, um so die Nadel 4 in der Vorwärtsrichtung vorzuspannen. Eine andere Feder 71 ist ferner zwischen dem Steuerplattenbauteil 45 und dem zylindrischen Bauteil 40 angeordnet, um das Steuerplattenbauteil 45 in der Rückwärtsrichtung vorzuspannen und das zylindrische Bauteil 40 in der Vorwärtsrichtung vorzuspannen. Das zylindrische Bauteil 40 steht durch die Feder 71 in Kontakt mit der Nadel 4, sodass das zylindrische Bauteil 40 zusammen mit der Nadel 4 beweglich ist.A
Eine Positionsanordnung zwischen dem Schaltplattenbauteil 67, dem Steuerplattenbauteil 45 und dem zylindrischen Bauteil 40 erfüllt eine Beziehung von „L1 < L2“, wobei „L1“ ein erster Hubbetrag der Nadel 4 ist, mit welchem das Schaltplattenbauteil 67 in Kontakt mit dem Steuerplattenbauteil 45 gebracht wird, während „L2“ ein zweiter Hubbetrag der Nadel 4 ist, mit welchem das zylindrische Bauteil 40 in Kontakt mit dem Steuerplattenbauteil 45 gebracht wird, wie in
Zusätzlich kann, wenn Federkräfte der Federn 70, 71 und 69 eine Beziehung von „P1 > P2 > P3“ erfüllen, die Beziehung von „L1 < L2“ für die Positionsanordnung erfüllt werden, wobei sowohl „P1“, „P2“ als auch „P3“ eine Last für die Federn 70, 71 und 69 in einem Zustand sind, in dem die Einspritzlöcher 9 geschlossen sind.In addition, when spring forces of the
Ein Innensitzabschnitt 73 und eine ringförmige Nut 74 sind an einer rückwärtigen Endoberfläche des Steuerplattenbauteils 45 ausgebildet. Der Innensitzabschnitt 73 ist in einer Ringform ausgebildet, um so ein offenes Ende des Ausströmdurchlasses 7 auf der vorderen Endoberfläche des zweiten Plattenbauteils 15 zu umgeben, und steht in Kontakt mit einem Außenumfang des offenen Endes des Ausströmdurchlasses 7. Die ringförmige Nut 74 ist an einem Außenumfang des Innensitzabschnitts 73 ausgebildet und nimmt den Kraftstoffdruck ausgehend von dem Einströmdurchlass 21 auf. Der Innensitzabschnitt 73 und der sich axial erstreckende Abschnitt 60 des Steuerplattenbauteils 45 weisen eine Beziehung von „r1 < r2“ auf, wobei „r1“ ein Radius eines Außenkreises ist, der durch den Innensitzabschnitt 73 ausgebildet ist, während „r2“ ein Radius eines Außenkreises ist, der durch den sich axial erstreckenden Abschnitt 60 ausgebildet ist.An
Gemäß der vorstehenden Struktur kann der Kraftstoffdruck ausgehend von dem Einströmdurchlass 21 auf eine Innenseite des Steuerplattenbauteils 45 (eine Innenseite des sich axial erstreckenden Abschnitts 60) ausgeübt werden, wenn der Ausströmdurchlass 7 geschlossen ist und ein Differenzdruck zwischen dem Ausströmdurchlass 7 und der Gegendruckkammer 6 gesenkt ist. Es ist dabei möglich, das Steuerplattenbauteil 45 schnell in der Vorwärtsrichtung zu bewegen. Mit anderen Worten kann der Gegendruck in der Gegendruckkammer 6 schnell erhöht werden, um einen Ventilschließbetrieb der Nadel 4 zu beschleunigen.According to the above structure, the fuel pressure can be applied from the
Betrieb der zweiten AusführungsformOperation of the second embodiment
Ein Betrieb des Injektors 1 der zweiten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die
In einer Zeitdauer, kurz nachdem die Nadel 4 ihre Hebebewegung startet, strömt, da das Schaltplattenbauteil 67 noch nicht in Kontakt mit dem Bodenabschnitt 62 des sich axial erstreckenden Abschnitts 60 des Steuerplattenbauteils 45 steht, der Kraftstoff über die Ausflussöffnung 51, welche aus den ersten und den zweiten Durchgangslöchern 63 und 64 zusammengesetzt ist, aus der Gegendruckkammer 6 (einem zweiten Raum 6b, der zwischen dem Schaltplattenbauteil 67 und dem Bodenabschnitt 62 ausgebildet ist) aus, wie in
Wenn der Hubbetrag der Nadel 4 erhöht ist, dann wird das Schaltplattenbauteil 67 zusammen mit der Nadel 4 aufwärts bewegt und anschließend wird das Schaltplattenbauteil 67 in Kontakt mit dem Bodenabschnitt 62 des Steuerplattenbauteils 45 gebracht, wie in
Wie vorstehend verändert das Schaltplattenbauteil 67 abhängig von dem Hebebetrag der Nadel 4 eine Querschnittsfläche des Ausflussöffnung 51. Genauer gesagt wird die Querschnittsfläche der Ausflussöffnung 51 (des ersten Durchgangslochs 63) in dem Fall, bei dem das Schaltplattenbauteil 67 in Kontakt mit dem Bodenabschnitt 62 gebracht wird, kleiner als die Querschnittsfläche der Ausflussöffnung 51 (der ersten und der zweiten Durchgangslöcher 63 und 64) in dem Fall, bei dem das Schaltplattenbauteil 67 von dem Bodenabschnitt 62 getrennt ist. Im Ergebnis ist eine Ausströmmenge des Kraftstoffs aus der Gegendruckkammer 6 in dem Zustand, in dem das Schaltplattenbauteil 67 von dem Bodenabschnitt 62 getrennt ist, größer als die in dem Zustand, in dem das Schaltplattenbauteil 67 in Kontakt mit dem Bodenabschnitt 62 gebracht wird. Entsprechend wird die Nadel 4 nach dem ersten Modus (dem Hochgeschwindigkeitsmodus) in dem zweiten Modus (dem Niedriggeschwindigkeitsmodus) betrieben.As above, the
Bei der zweiten Ausführungsform ist ein Außendurchmesser der rückwärtigen Endoberfläche der Nadel 4 größer als der Außendurchmesser des sich axial erstreckenden Abschnitts 60 (der dem Radius „r2“ entspricht). Daher wird die Hubgeschwindigkeit der Nadel 4 in dem zweiten Modus noch niedriger als die in dem ersten Modus.In the second embodiment, an outer diameter of the rear end surface of the
Wie in
Vorteile der zweiten AusführungsformAdvantages of the second embodiment
Bei der zweiten Ausführungsform wird die Querschnittsfläche der Ausflussöffnung 51 auf der Ebene, die senkrecht zu der Kraftstoffströmungsrichtung verläuft, ausgehend von einem ersten Wert zu einem zweiten Wert verändert, welcher kleiner ist als der erste Wert.In the second embodiment, the cross-sectional area of the
Wenn die Querschnittsfläche der Ausflussöffnung 51 den ersten Wert aufweist, dann ist die Ausströmmenge des Kraftstoffs aus der Gegendruckkammer 6 pro Zeiteinheit groß und dabei ist die Hubgeschwindigkeit der Nadel 4 hoch. Andererseits wird, wenn die Querschnittsfläche der Ausflussöffnung 51 kleiner wird (zu dem zweiten Wert verändert wird), die Ausströmmenge des Kraftstoffs aus der Gegendruckkammer 6 pro Zeiteinheit entsprechend kleiner und dadurch wird die Hubgeschwindigkeit der Nadel 4 niedriger.When the cross-sectional area of the
Die Nadel 4 wird zuerst in dem ersten Modus (dem Hochgeschwindigkeitsmodus) und anschließend in dem zweiten Modus (dem Niedriggeschwindigkeitsmodus) betrieben.The
Der Betriebsmodus der Nadel 4 wird abhängig von der relativen Bewegung des Schaltplattenbauteils 67 zu dem Steuerplattenbauteil 45 in Übereinstimmung mit der Aufwärtsbewegung der Nadel 4 ausgehend von dem ersten Modus zu dem zweiten Modus umgeschaltet.The operation mode of the
Da der erste Modus zu dem zweiten Modus verändert wird, wenn das Schaltplattenbauteil 67 in Kontakt mit dem Bodenabschnitt 62 des Steuerplattenbauteils 45 gebracht wird, dienen eine vordere Endoberfläche 62f des Bodenabschnitts 62 und eine rückwärtige Endoberfläche 67r des Schaltplattenbauteils 67 als der Modusumschaltabschnitt 55, wie in
Entsprechend ist es bei der zweiten Ausführungsform möglich, die Hubgeschwindigkeit der Nadel 4 auf die gleiche Weise wie bei der ersten Ausführungsform zu verändern. Genauer gesagt ist es möglich, die Hubgeschwindigkeit in dem ersten Modus höher herzustellen als die in dem zweiten Modus.Accordingly, in the second embodiment, it is possible to change the lifting speed of the
Zusätzlich ist es, da der erste Modus durch die Bewegung des Schaltplattenbauteils 67 abhängig von dem Hubbetrag der Nadel 4 zu dem zweiten Modus verändert wird, nicht notwendig, einen zusätzlichen Antriebsabschnitt vorzusehen. Mit anderen Worten ist es nicht notwendig, eine Mehrzahl von Antriebsabschnitten vorzusehen, um die Hubgeschwindigkeit der Nadel 4 zu verändern.In addition, since the first mode is changed to the second mode by the movement of the switching
Wie vorstehend ist es möglich, den Injektor 1 vorzusehen, welcher dazu in der Lage ist, die Hubgeschwindigkeit zu verändern, ohne die Mehrzahl von Antriebsabschnitten vorzusehen.As above, it is possible to provide the
Bei der zweiten Ausführungsform, wie bei der ersten Ausführungsform, wird die Nadel 4 zuerst in dem ersten Modus mit der höheren Hubgeschwindigkeit, und anschließend in dem zweiten Modus mit der niedrigeren Hubgeschwindigkeit betrieben. Im Ergebnis daraus, dass die Hubgeschwindigkeit während eines Anhebe-Hubs der Nadel 4 verändert wird, kann nicht nur die Erzeugung des Rauchs reduziert werden, sondern auch die Maschinenausgabe erhöht und die Rauscherzeugung unterbunden werden.In the second embodiment, like the first embodiment, the
Bei dem Injektor 1 der zweiten Ausführungsform definiert das Schaltplattenbauteil 67 nicht nur die Gegendruckkammer 6, sondern dieses verändert auch die Querschnittsfläche der Ausflussöffnung 51. Genauer gesagt wird die Querschnittsfläche der Ausflussöffnung 51 (der ersten und der zweiten Durchgangslöcher 63 und 64) in dem ersten Modus, in welchem das Schaltplattenbauteil 67 ausgehend von dem Bodenabschnitt 62 getrennt ist, in dem zweiten Modus durch den Modusumschaltabschnitt 55 (62f und 67r) zu der Querschnittsfläche der Ausflussöffnung 51 (des ersten Durchgangslochs 63) verändert.In the
Wie vorstehend kann, da der erste Modus durch den Kontakt-oder-Nichtkontaktzustand zwischen dem Schaltplattenbauteil 67 und dem Bodenabschnitt 62 verändert wird, der Aufbau des Modusumschaltabschnitts 55 einfacher hergestellt werden.As above, since the first mode is changed by the contact-or-non-contact state between the
Bei dem Injektor 1 der zweiten Ausführungsform wird die Nadel 4 nach dem ersten Modus in dem zweiten Modus betrieben. Diese Modusänderung wird durch Verändern der Querschnittsfläche der Ausflussöffnung 51 in einer Richtung, welche die Querschnittsfläche verkleinert, ausgeführt. Dies geschieht durch Schließen eines Teils der Ausflussöffnung 51 (das heißt, des zweiten Durchgangslochs 64) mit dem Schaltplattenbauteil 67. Entsprechend ist es möglich, den Aufbau des Injektors einfacher zu gestalten.In the
Modifikationenmodifications
Die vorliegende Ausführungsform ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen beschränkt, sondern kann auf verschiedene Arten weiter modifiziert werden, ohne sich von einem Geist der vorliegenden Offenbarung zu entfernen.The present embodiment is not limited to the above embodiments, but can be further modified in various ways without departing from a spirit of the present disclosure.
(M1) Bei der ersten Ausführungsform ist das Modusumschaltbauteil 43 in der zylindrischen Form ausgebildet, die das geschlossene Ende aufweist und beweglich an dem rückwärtigen Endabschnitt 4a der Nadel 4 eingepasst ist.(M1) In the first embodiment, the
Allerdings kann das Modusumschaltbauteil 43 so modifiziert sein, um in einer zylindrischen Form ohne ein geschlossenes Ende ausgebildet zu sein, wie in
Bei der Modifikation, die in jeder der
Bei der vorliegenden Modifikation wird der Abschnitt 76 mit großem Durchmesser in jeder der
(M2) Bei der ersten Ausführungsform wird die Nadel 4 nach dem ersten Modus (dem Hochgeschwindigkeitsmodus) in dem zweiten Modus (dem Niedriggeschwindigkeitsmodus) betrieben.(M2) In the first embodiment, the
Allerdings wird gemäß einer anderen Modifikation, die in
Bei der Modifikation, die in
Das Modusumschaltbauteil 43 ist auf einer Außenumfangsoberfläche des Abschnitts 78 mit kleinem Durchmesser beweglich eingepasst. Das Modusumschaltbauteil 43 ist durch eine Feder 80 in der Rückwärtsrichtung vorgespannt, sodass das Modusumschaltbauteil 43 mit einem Außenumfangsabschnitt 81 des Abschnitts 79 mit gro-ßem Durchmesser in Kontakt gebracht wird. Ein ringförmiger Vorsprung 82, der nach innen hervorsteht, ist in dem Kammer-Bildungsbauteil 40 ausgebildet.The
In einer Zeitdauer, kurz nachdem die Nadel 4 ihre Hebebewegung startet, werden die Nadel 4 und das Modusumschaltbauteil 43 gemeinsam in der Rückwärtsrichtung bewegt. Nachdem das Modusumschaltbauteil 43 in Kontakt mit dem ringförmigen Vorsprung 82 gebracht wurde, wird die Nadel 4 weiter in der Rückwärtsrichtung relativ zu dem Modusumschaltbauteil 43 bewegt, sodass die Druckaufnahmeoberfläche kleiner wird.In a period of time just after the
Entsprechend ist es möglich, die Nadel 4 zuerst in dem zweiten Modus (dem Niedriggeschwindigkeitsmodus) und anschließend in dem ersten Modus (dem Hochgeschwindigkeitsmodus) zu betreiben, wie in den
Bei der vorliegenden Modifikation dienen eine vordere Endoberfläche 82f des ringförmigen Vorsprungs 82 und die rückwärtige Endoberfläche 43r des Modusumschaltbauteils 43 als der Modusumschaltabschnitt 55.In the present modification, a
(M3) Bei der ersten Ausführungsform ist das Modusumschaltbauteil 43 aus einem Stück von Teilen zusammengesetzt.(M3) In the first embodiment, the
Allerdings kann, wie in einer Modifikation von
Das Modusumschaltbauteil ist aus einem ersten Schaltbauteil 43a, das beweglich an dem Abschnitt 84 mit kleinem Durchmesser eingepasst ist, und einem zweiten Schaltbauteil 43b, das beweglich an dem Abschnitt 85 mit großem Durchmesser eingepasst ist, zusammengesetzt, wobei das zweite Schaltbauteil 43b ein rückwärtiges Ende des Abschnitts 85 mit großem Durchmesser bedeckt.The mode switching member is composed of a
Das erste Schaltbauteil 43a ist relativ zu dem Abschnitt 84 mit kleinem Durchmesser beweglich und ist durch eine Feder 86 in der Rückwärtsrichtung vorgespannt, sodass das erste Schaltbauteil 43a mit einem Außenumfangsabschnitt 87 des Abschnitts 85 mit großem Durchmesser in Kontakt steht. Eine Mehrzahl von Durchgangslöchern 88 ist in dem Außenumfangsabschnitt 87 des Abschnitts 85 mit großem Durchmesser ausgebildet. Ein ringförmiger Vorsprung 89, der nach innen hervorsteht, ist in dem Kammer-Bildungsbauteil 40 ausgebildet.The
In einer Zeitdauer, kurz nachdem die Nadel 4 ihre Hebebewegung startet, ist, da das erste Schaltbauteil 43a gemeinsam mit der Nadel 4 bewegt wird, die Druckaufnahmeoberfläche groß. Wenn das erste Schaltbauteil 43a daraufhin in Kontakt mit dem ringförmigen Vorsprung 89 gebracht wird, wird die Nadel 4 weiter in der Rückwärtsrichtung relativ zu dem ersten Schaltbauteil 43a bewegt. Im Ergebnis wird die Druckaufnahmeoberfläche kleiner.In a period of time just after the
Wenn die Nadel 4 weiter angehoben wird und die Nadel 4 mit dem zweiten Schaltbauteil 43b in Kontakt gebracht wird, dann wird die Nadel 4 gemeinsam mit dem zweiten Schaltbauteil 43b in der Rückwärtsrichtung bewegt. Im Ergebnis wird die Druckaufnahmeoberfläche wieder größer. Wie vorstehend wird, da die Druckaufnahmeoberfläche ausgehend von einem größeren Wert zu einem kleineren Wert verändert wird und anschließend ausgehend von dem kleineren Wert zu dem größeren Wert, die Hubgeschwindigkeit der Nadel 4 entsprechend zuerst ausgehend von einer niedrigen Geschwindigkeit zu einer hohen Geschwindigkeit und anschließend ausgehend von der hohen Geschwindigkeit zu der niedrigen Geschwindigkeit verändert, wie in
Das Durchgangsloch 88 fungiert als ein Kraftstoffdurchlass, durch welchen der Kraftstoff in einen Raum zugeführt wird, der zwischen dem ersten Schaltbauteil 43a und dem Abschnitt 85 mit großem Durchmesser ausgebildet ist.The through
(M4) Bei der zweiten Ausführungsform ist die Feder 70 zwischen der Nadel 4 und dem zweiten Plattenbauteil 15 vorgesehen.(M4) In the second embodiment, the
Allerdings kann, wie in
(M5) Zusätzlich ist bei der zweiten Ausführungsform der Einströmdurchlass 21 ausgebildet.(M5) In addition, in the second embodiment, the
Allerdings kann gemäß einer anderen Modifikation der zweiten Ausführungsform, wie in
Gemäß der vorliegenden Modifikation ist es, da der Kraftstoffdruck des Hochdruckkraftstoffdurchlasses 20 auf das Steuerplattenbauteil 45 als eine Kraft, um selbiges in der Vorwärtsrichtung zu drücken, ausgeübt werden kann, nicht notwendig, den Einströmdurchlass 21 der zweiten Ausführungsform vorzusehen.According to the present modification, since the fuel pressure of the high-
Bei der vorliegenden Modifikation weisen der Innensitzabschnitt 73 und der sich axial erstreckende Abschnitt 60 des Steuerplattenbauteils 45 ebenfalls die Beziehung von „r1 < r2“ auf, wobei „r1“ der Radius des Außenkreises des Innensitzabschnitts 73 ist, während „r2“ der Radius des Außenkreises des sich axial erstreckenden Abschnitts 60 ist. Gemäß dem vorstehenden Aufbau kann, da der Kraftstoffdruck ausgehend von dem Hochdruckkraftstoffdurchlass 20 auf die Innenseite des Steuerplattenbauteils 45 (die Innenseite des sich axial erstreckenden Abschnitts 60) ausgeübt werden kann, das Steuerplattenbauteil 45 schnell in der Vorwärtsrichtung bewegt werden.In the present modification, the
(M6) Bei der zweiten Ausführungsform sind in dem Bodenabschnitt 62 des Steuerplattenbauteils 45 zwei Durchgangslöcher (die ersten und die zweiten Durchgangslöcher 63 und 64) ausgebildet und in dem Schaltplattenbauteil 67 ist ein Durchgangsloch 68 ausgebildet.(M6) In the second embodiment, in the
Allerdings kann gemäß einer weiteren Modifikation der zweiten Ausführungsform, wie in den
Bei der vorliegenden Modifikation sind das Durchgangsloch 90 und das Durchgangsloch 91 zueinander im Hinblick auf die Mittelachse der Nadel 4 koaxial ausgebildet.In the present modification, the through
Eine Querschnittsfläche des Durchgangslochs 90 (ein hervorstehender Bereich auf der Ebene, die senkrecht zu der axialen Richtung verläuft) ist größer als die des Durchgangslochs 91. Der hervorstehende Bereich des Durchgangslochs 90 auf der Ebene, die senkrecht zu der axialen Richtung verläuft, überlappt nicht mit einem hervorstehenden Bereich des Durchgangslochs 92 auf der Ebene, die senkrecht zu der axialen Richtung verläuft. Die vorstehende Beziehung im Hinblick auf die hervorstehenden Bereiche für die Durchgangslöcher 90, 91 und 92 wird nicht verändert, selbst wenn das Schaltplattenbauteil 67 um dessen Mittelachse gedreht wird.A cross-sectional area of the through hole 90 (a protruding portion on the plane perpendicular to the axial direction) is larger than that of the through
Zusätzlich weisen die hervorstehenden Bereiche für die Durchgangslöcher 90, 91 und 92 eine Beziehung von „S1 < (S2 + S3)“ und eine Beziehung von „S1 > S2“ auf, wobei „S1“ ein Bereich für den hervorstehenden Bereich des Durchgangslochs 90 ist, „S2“ ein Bereich für den hervorstehenden Bereich des Durchgangslochs 91 ist und „S3“ ein Bereich für den hervorstehenden Bereich des Durchgangslochs 92 ist.In addition, the projected areas for the through
Gemäß dem vorstehenden Aufbau können bei der vorliegenden Modifikation die gleichen Vorteile wie bei der zweiten Ausführungsform erhalten werden.According to the above structure, in the present modification, the same advantages as in the second embodiment can be obtained.
(M7) Überdies kann die zweite Ausführungsform modifiziert werden, wie in den
Bei der vorliegenden Modifikation ist ein Durchgangsloch 94, das sich in der axialen Richtung erstreckt, in dem Bodenabschnitt 62 ausgebildet, und ein Durchgangsloch 95, das sich in der axialen Richtung erstreckt, ist in dem Schaltplattenbauteil 67 ausgebildet, wobei das Durchgangsloch 94 und das Durchgangsloch 95 voneinander versetzt sind.In the present modification, a through
Bei der vorliegenden Ausführungsform überlappen ein hervorstehender Bereich des Durchgangslochs 94 auf der Ebene, die senkrecht zu der axialen Richtung verläuft, und ein hervorstehender Bereich des Durchgangslochs 95 auf der Ebene, die senkrecht zu der axialen Richtung verläuft, teilweise miteinander. Die vorstehende Beziehung im Hinblick auf die hervorstehenden Bereiche für die Durchgangslöcher 94 und 95 wird nicht verändert, selbst wenn das Schaltplattenbauteil 67 um dessen Mittelachse gedreht wird. Ein überlappender Bereich zwischen den Durchgangslöchern 94 und 95 ist kleiner als der hervorstehende Bereich des Durchgangslochs 94.In the present embodiment, a protruding portion of the through
(M8) Die zweite Ausführungsform kann weiter modifiziert werden, wie in
Bei der Modifikation, die in
Gemäß der vorstehenden Struktur ist es möglich, das Volumen des Raums S einzustellen. Die Einströmmenge des Kraftstoffs, welcher ausgehend von dem Einströmdurchlass 21 in den Raum S strömt, kann auch durch den eingeschränkten Abschnitt, der in dem Einströmdurchlass 21 ausgebildet ist, einstellbar sein. Im Ergebnis ist es möglich, die Bewegungsgeschwindigkeit der Nadel 4 in der Einspritzloch-Schließrichtung einzustellen.According to the above structure, it is possible to adjust the volume of the space S. The inflow amount of fuel flowing into the space S from the
Eine rückwärtige Endoberfläche des äußeren zylindrischen Bauteils 96 ist mit einer spitz zulaufenden Oberfläche mit einer nach innen ausgesparten Form ausgebildet. Wenn der Hubbetrag der Nadel 4 erhöht wird und dadurch ein Kraftstoffdruck in dem Raum S erhöht wird, wird das äußere zylindrische Bauteil 96 in der Vorwärtsrichtung heruntergedrückt, sodass der Kraftstoff aus dem Raum S ausströmen kann.A rear end surface of the outer
Alternativ kann, wie in
(M9) Die zweite Ausführungsform kann weiter modifiziert werden, wie in
Bei der Modifikation von
Zusätzlich kann, wie in
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