DE102019103245A1

DE102019103245A1 - Kraftstoffeinspritzventil und Kraftstoffeinspritzsystem

Info

Publication number: DE102019103245A1
Application number: DE102019103245.8A
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Harada; Takanori KITO; Keita Imai; Makoto SAIZEN
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-03-08
Filing date: 2019-02-11
Publication date: 2019-09-12
Also published as: JP7124350B2; JP2019157676A; US20190277236A1; CN110242463A

Abstract

Ein Einspritzloch-Körper (11) weist ein Einspritzloch (11a, 11a3, 11a4) auf, um Kraftstoff einzuspritzen, um in einer Maschine mit interner Verbrennung eine Verbrennung zu verursachen. Ein Ventilkörper (20) wird von einer Sitzoberfläche (11s) des Einspritzloch-Körpers abgehoben und auf diese aufgesetzt. Der Einspritzloch-Körper und der Ventilkörper bilden dazwischen einen Kraftstoffdurchlass (11b) aus, um mit einer Einströmmündung (11in) des Einspritzlochs in Verbindung zu stehen. Der Kraftstoffdurchlass wird geöffnet und geschlossen, indem der Ventilkörper abgehoben und aufgesetzt wird. Ein elastisches Bauteil (SP1) erzeugt eine elastische Kraft, um den Ventilkörper hin zu der Sitzoberfläche zu drängen. Ein Aufsitzwinkel (θ) ist ein Winkel zwischen zwei Geraden, die in einem Querschnitt der Sitzoberfläche erscheinen, wobei der Querschnitt eine Mittelachse des Ventilkörpers beinhaltet. Der Aufsitzwinkel beträgt 90 Grad oder weniger.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil und ein Kraftstoffeinspritzsystem.
Hintergrund
JP 2016-98702 A offenbart ein Kraftstoffeinspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff ausgehend von dessen Einspritzlöchern, um in einer Maschine mit interner Verbrennung eine Verbrennung zu bewirken bzw. zu verursachen. Das Kraftstoffeinspritzventil beinhaltet einen Einspritzloch-Körper, in welchem Einspritzlöcher ausgebildet sind, einen Ventilkörper und ein elastisches Bauteil. Der Ventilkörper bildet zwischen dem Ventilkörper und einer Innenoberfläche des Einspritzloch-Körpers einen Kraftstoffdurchlass aus, um mit den Einspritzlöchern in Verbindung zu stehen. Der Ventilkörper öffnet und schließt den Kraftstoffdurchlass, indem dieser von einer Sitzoberfläche des Einspritzloch-Körpers abgehoben wird und auf diese aufgesetzt wird bzw. an dieser anliegt. Das elastische Bauteil erzeugt eine elastische Kraft, um den Ventilkörper auf die Sitzoberfläche zu drücken bzw. drängen.
Kurzfassung
In einem Zustand, bei welchem der Ventilkörper auf die Sitzoberfläche aufgesetzt wird, wirkt ein Druck (Zufuhrkraftstoffdruck) eines Kraftstoffs, der in das Kraftstoffeinspritzventil zugeführt wird, in einer Richtung, in welcher der Ventilkörper gegen die Sitzoberfläche gedrängt wird. Die Kraft, die durch den Kraftstoffdruck verursacht wird und auf den Ventilkörper wirkt, wird als eine Kraftstoffdruck-Ventilschließkraft bezeichnet. Zusätzlich wird die vorstehend dargelegte elastische Kraft des elastischen Bauteils als eine elastische Ventilschließkraft bezeichnet. In den letzten Jahren hat der Kraftstoffdruck zugenommen und die Kraftstoffdruck-Ventilschließkraft hat zugenommen. Daher ist die Kraft (erforderliche Ventilöffnungskraft), welche erforderlich ist, um den Ventilkörper von der Sitzoberfläche abzuheben, groß. Um die Erhöhung bzw. Zunahme der erforderlichen Ventilöffnungskraft zu unterbinden, kann die elastische Ventilschließkraft reduziert werden.
Allerdings kann das Kraftstoffeinspritzventil einen Kraftstoff in einem spezifischen Fall mit zum Beispiel ungefähr 40 MPa einspritzen, selbst wenn ein Kraftstoffeinspritzventil dazu konfiguriert ist, einen Hochdruckkraftstoff mit zum Beispiel ungefähr 100 MPa einzuspritzen. Daher weist der zugeführte Kraftstoffdruck bzw. der Druck des zugeführten Kraftstoffs einen Bereich bzw. eine Spanne zwischen dessen maximalem Druck und dessen minimalem Druck auf. Die erforderliche Ventilöffnungskraft wird bei dem maximalen Druck am höchsten. Daher ist die elastische Ventilschließkraft unter der Annahme des Falls des maximalen Drucks eingestellt. Allerdings nimmt die elastische Ventilschließkraft in einem Fall, bei welchem die elastische Schließkraft auf diese Weise eingestellt wird, und in einem Fall des minimalen Drucks ab, und die Kraftstoffdruck-Ventilschließkraft nimmt ebenfalls ab. Daher nimmt die Ventilschließkraft ab, die auf den Ventilkörper angewendet bzw. ausgeübt wird. Im Ergebnis ist es wahrscheinlich, dass ein Phänomen eines Abprallens auftritt. Genauer gesagt kommt der Ventilkörper, welcher einen Ventilschließbetrieb durchführt, mit der Sitzoberfläche in Kontakt (kollidiert bzw. stößt mit dieser zusammen), und unmittelbar danach ist es wahrscheinlich, dass der Ventilkörper zurück abprallt und auf diese aufgesetzt wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein Kraftstoffeinspritzventil und ein Kraftstoffeinspritzsystem vorzusehen, welche dazu konfiguriert sind, ein Abprallen eines Ventilkörpers zu reduzieren.
Gemäß einem Aspekt bzw. einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weist ein Kraftstoffeinspritzventil einen Einspritzloch-Körper auf, der ein Einspritzloch aufweist, um Kraftstoff einzuspritzen, um in einer Maschine mit interner Verbrennung eine Verbrennung zu verursachen. Das Kraftstoffeinspritzventil weist ferner einen Ventilkörper auf, der dazu konfiguriert ist, von einer Sitzoberfläche des Einspritzloch-Körpers abgehoben zu werden und auf diese aufgesetzt zu werden. Der Einspritzloch-Körper und der Ventilkörper sind dazu konfiguriert, dazwischen einen Kraftstoffdurchlass auszubilden, um mit einer Einströmmündung des Einspritzlochs in Verbindung zu stehen. Der Kraftstoffdurchlass wird geöffnet und geschlossen, indem der Ventilkörper abgehoben und aufgesetzt wird. Das Kraftstoffeinspritzventil weist ferner ein elastisches Bauteil auf, das dazu konfiguriert ist, eine elastische Kraft zu erzeugen, um den Ventilkörper hin zu der Sitzoberfläche zu drängen. Ein Sitz- bzw. Aufsitzwinkel ist ein Winkel zwischen zwei Geraden, die in einem Querschnitt der Sitzoberfläche erscheinen, wobei der Querschnitt eine Mittelachse des Ventilkörpers beinhaltet. Der Aufsitzwinkel beträgt 90 Grad oder weniger.
Wie folgt wird angenommen, dass der Ventilkörper ein Massenpunkt ist, der mit der Sitzoberfläche zusammenstößt, wenn der Ventilkörper, der einen Ventilschließbetrieb durchführt, mit der Sitzoberfläche zusammenstößt und abprallt. Nachfolgend wird untenstehend ein Impuls um diesen Massenpunkt beschrieben werden. Der Impuls des Massenpunkts unmittelbar vor dem Abprallen (Impuls vor dem Zusammenstoß) ist ein Wert, der erhalten wird, indem eine Massenpunkt-Geschwindigkeit unmittelbar vor dem Anprallen mit einer Masse des Massenpunkts multipliziert wird. Eine Bewegungsrichtung des Massenpunkts, der den Impuls vor dem Zusammenstoß aufweist, ist die Richtung hin zu der Sitzoberfläche entlang der Richtung der Mittelachse. Der Impuls des Massenpunkts unmittelbar nach dem Abprallen (Impuls nach dem Zusammenstoß) ist ein Wert, der erhalten wird, indem eine Massenpunkt-Geschwindigkeit unmittelbar nach dem Anprallen mit der Masse des Massenpunkts multipliziert wird. Eine Bewegungsrichtung des Massenpunkts, der den Impuls nach dem Zusammenstoß aufweist, ist eine Reflexionsrichtung, welche wie folgt beschrieben werden wird. Genauer gesagt entspricht der Kollisionswinkel des Massenpunkts bezüglich der Sitzoberfläche einem Einfallswinkel. Der Einfallswinkel ist ein Winkel zwischen einer Linie, welche sich entlang der Bewegungsrichtung des Massenpunkts erstreckt, der den Impuls vor dem Zusammenstoß aufweist, und einer Linie, die senkrecht zu der Sitzoberfläche verläuft. Genauer gesagt entspricht der Kollisionswinkel des Massenpunkts bezüglich der Sitzoberfläche einem Einfallswinkel. Der Einfallswinkel ist ein Winkel zwischen einer Linie, welche sich entlang der Bewegungsrichtung des Massenpunkts erstreckt, der den Impuls vor dem Zusammenstoß aufweist, und einer Linie, die senkrecht zu der Sitzoberfläche verläuft.
Der Einfallswinkel ist der gleiche wie der Reflexionswinkel. Die Bewegungsrichtung des Massenpunkts, der den Impuls vor dem Zusammenstoß aufweist, wird zu der Richtung der Mittelachse spezifiziert. Daher wird der Reflexionswinkel ebenfalls spezifiziert, indem der Aufsitzwinkel spezifiziert wird, und indem der Winkel der Sitzoberfläche spezifiziert wird. Somit wird die Bewegungsrichtung des Massenpunkts, der den Impuls nach dem Zusammenstoß aufweist, ebenfalls spezifiziert. Auf Grundlage dieses Ergebnisses ist in einem Fall, bei welchem der Aufsitzwinkel 90 Grad beträgt, die Bewegungsrichtung des Massenpunkts, welcher den Impuls nach dem Zusammenstoß aufweist, eine Richtung, die senkrecht zu der Mittelachse verläuft (welche nachfolgend als eine horizontale Richtung bezeichnet wird). In einem Fall, bei welchem der Aufsitzwinkel größer als 90 Grad ist, verläuft die Bewegungsrichtung des Massenpunkts, welcher den Impuls nach dem Zusammenstoß aufweist, in Hinblick auf die horizontale Richtung aufwärts bzw. nach oben (in der Richtung der Ventilöffnung). In einem Fall, bei welchem der Aufsitzwinkel kleiner als 90 Grad ist, verläuft die Bewegungsrichtung des Massenpunkts, welcher den Impuls nach dem Zusammenstoß aufweist, in Hinblick auf die horizontale Richtung abwärts bzw. nach unten (in der Richtung der Ventilschließung).
Mit Fokus auf dieses Problem ist der Aufsitzwinkel gemäß dem Aspekt auf 90 Grad oder weniger eingestellt. Aus diesem Grund ermöglicht es die Konfiguration einzuschränken, dass der Ventilkörper, der mit der Sitzoberfläche zusammenstößt, hin zu der Ventilöffnungsseite abprallt. Daher kann das Abprallen des Ventilkörpers reduziert werden.
Ein Kraftstoffeinspritzsystem gemäß einem anderen Aspekt beinhaltet das Kraftstoffeinspritzventil des Aspekts und eine Steuervorrichtung, welche dazu konfiguriert ist, einen Kraftstoffeinspritzzustand ausgehend von den Einspritzlöchern zu steuern, indem der Zustand gesteuert wird, in welchem der Ventilkörper von der Sitzoberfläche abgehoben und auf diese aufgesetzt wird. Die Konfiguration ermöglicht es, ähnliche Vorteile wie die des Aspekts herbeizuführen.
Figurenliste
Die vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen deutlich werden. Es zeigt/es zeigen:

1 eine Querschnittsansicht, die ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
2 eine vergrößerte Ansicht, die einen Einspritzlochabschnitt in 1 zeigt.
3 eine vergrößerte Ansicht, die einen beweglichen Kernabschnitt in 1 zeigt.
4A bis 4C schematische Ansichten, die einen Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils gemäß der ersten Ausführungsform zeigen, wobei 4A einen Ventilschließzustand zeigt, 4B einen Zustand zeigt, in welchem der bewegliche Kern, welcher sich durch Anwendung der magnetischen Anziehungskraft bewegt, mit einem Ventilkörper zusammenstößt, und 4C einen Zustand zeigt, in welchem der bewegliche Kern, welcher sich durch Anwendung der magnetischen Anziehung weiter bewegt, mit einem Führungsbauteil zusammenstößt.
5A bis 5D Zeitdiagramme, die den Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils gemäß der ersten Ausführungsform zeigen, wobei 5A eine Veränderung eines Ansteuerimpulses zeigt, 5B eine Veränderung eines Ansteuerstroms zeigt, 5C eine Veränderung der magnetischen Anziehungskraft zeigt, und 5D ein Verhalten eines beweglichen Abschnitts zeigt.
6 eine vergrößerte Ansicht von 2, die einen Zustand zeigt, in welchem eine Nadel geöffnet ist.
7 eine Draufsicht, die von der Seite der Einströmmündung des Einspritzlochs betrachtet wird und den Einspritzloch-Körper gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
8 eine Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in welchem die Nadel an einer maximalen Ventilöffnungsposition angeordnet ist, gemäß der ersten Ausführungsform.
9 eine Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in welchem die Nadel geschlossen ist, gemäß der ersten Ausführungsform.
10 eine schematische Ansicht, die einen Filter zeigt, und zur Darstellung eines Gitter- bzw. Maschenintervalls gemäß der ersten Ausführungsform.
11 eine Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in welchem die Nadel geschlossen ist, und zur Darstellung eines Aufsitzwinkels, gemäß der ersten Ausführungsform.
12 eine Querschnittsansicht, die den Einspritzloch-Körper und die Nadel zeigt, und zur Darstellung eines Volumens direkt über dem Einspritzloch, gemäß der ersten Ausführungsform.
13 eine Querschnittsansicht, die einen Einspritzloch-Körper und eine Nadel, die in einem Kraftstoffeinspritzventil beinhaltet sind, schematisch zeigt, und zur Darstellung eines Einströmwinkels eines seitlich einströmenden Kraftstoffs gemäß einem ersten Vergleichsbeispiel.
14 eine Querschnittsansicht, die einen Einspritzloch-Körper und eine Nadel, die in einem Kraftstoffeinspritzventil beinhaltet sind, schematisch zeigt, und zur Darstellung eines Einströmwinkels eines seitlich einströmenden Kraftstoffs gemäß einem zweiten Vergleichsbeispiel.
15 eine Querschnittsansicht, die den Einspritzloch-Körper und die Nadel, die in dem Kraftstoffeinspritzventil beinhaltet sind, schematisch zeigt, und zur Darstellung eines Einströmwinkels eines seitlich einströmenden Kraftstoffs gemäß der ersten Ausführungsform.
16 eine Querschnittsansicht, die einen Einspritzloch-Körper und eine Nadel, die in einem Kraftstoffeinspritzventil beinhaltet sind, gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
17 eine Draufsicht, die einen Einspritzloch-Körper eines Kraftstoffeinspritzventils zeigt, so wie dieses ausgehend von der Seite einer Einströmmündung eines Einspritzlochs betrachtet wird, gemäß einer dritten Ausführungsform.
18 eine Querschnittsansicht, die einen Einspritzloch-Körper und eine Nadel, die in einem Kraftstoffeinspritzventil beinhaltet sind, schematisch zeigt, und zur Darstellung eines Einströmwinkels eines seitlich einströmenden Kraftstoffs gemäß einem dritten Vergleichsbeispiel.
19 eine Querschnittsansicht, die einen Einspritzloch-Körper und eine Nadel, die in dem Kraftstoffeinspritzventil beinhaltet sind, schematisch zeigt, und zur Darstellung eines Einströmwinkels eines seitlich einströmenden Kraftstoffs gemäß der dritten Ausführungsform.
20 eine Draufsicht, die einen Einspritzloch-Körper eines Kraftstoffeinspritzventils zeigt, so wie dieses ausgehend von der Seite einer Einströmmündung eines Einspritzlochs betrachtet wird, gemäß einer vierten Ausführungsform.
21 eine Querschnittsansicht, die einen Einspritzloch-Körper und eine Nadel zeigt, und zur Darstellung einer Einspritzlochform gemäß einer fünften Ausführungsform.
22 eine Querschnittsansicht, die einen Einspritzloch-Körper und eine Nadel zeigt, und zur Darstellung einer Einspritzlochform gemäß einer sechsten Ausführungsform.
23 eine Querschnittsansicht, die ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß einer siebten Ausführungsform zeigt.
24 eine Querschnittsansicht, die ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß einer achten Ausführungsform zeigt.
25 eine Querschnittsansicht, die ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß einer anderen Ausführungsform zeigt.
26 eine Querschnittsansicht, die ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß noch einer anderen Ausführungsform zeigt; und
27 eine Querschnittsansicht, die ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß noch einer weiteren anderen Ausführungsform zeigt.

Detaillierte Beschreibung
Nachfolgend werden mehrere bzw. eine Mehrzahl von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden. Bei jeder Ausführungsform werden den entsprechenden Elementen die gleichen Bezugszeichen zugeordnet und somit können doppelte Beschreibungen weggelassen werden. In einem Fall, bei welchem bei einer Ausführungsform lediglich ein Teil der Konfiguration beschrieben wird, kann die Konfiguration einer anderen vorstehend beschriebenen Ausführungsform auf andere Teile der Konfiguration angewendet werden.
Erste Ausführungsform
Ein Zylinderkopf einer Maschine mit interner Verbrennung vom Zündtyp, die auf einem Fahrzeug montiert bzw. daran angebracht ist, ist mit einem Kraftstoffeinspritzventil 1 ausgestattet, das in 1 gezeigt wird. Das Kraftstoffeinspritzventil 1 ist ein Direkteinspritztyp, welcher dazu konfiguriert ist, einen Kraftstoff direkt in eine Brennkammer 2 der Maschine mit interner Verbrennung einzuspritzen. Ein flüssiger Benzinkraftstoff, der in einem am Fahrzeug montierten Kraftstofftank gespeichert ist, wird unter Verwendung einer (nicht näher dargestellten) Kraftstoffpumpe beaufschlagt und dem Kraftstoffeinspritzventil 1 zugeführt. Der zugeführte Hochdruckkraftstoff wird durch Einspritzlöcher 11a des Kraftstoffeinspritzventils 1 in die Brennkammer 2 eingespritzt.
Das Kraftstoffeinspritzventil 1 ist ein Mittelpunktplatzierungs-Typ, der an einem Mittelpunkt der Brennkammer 2 platziert ist. Noch genauer gesagt befinden sich die Einspritzlöcher 11a zwischen einer Ansaugmündung und einer Abgasmündung, wenn diese entlang einer Achslinienrichtung eines Kolbens der Maschine mit interner Verbrennung betrachtet werden. Das Kraftstoffeinspritzventil 1 ist an dem Zylinderkopf montiert, sodass die Achslinienrichtung des Kraftstoffeinspritzventils 1, welche einer vertikalen Richtung in 1 entspricht, parallel zu der Achslinienrichtung des Kolbens verläuft. Das Kraftstoffeinspritzventil 1 befindet sich auf der Achslinie des Kolbens oder dieses befindet sich in der Nähe einer Zündkerze, die auf der Achslinie des Kolbens vorgesehen ist.
Der Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils 1 wird durch eine Steuervorrichtung 90 gesteuert, die auf dem Fahrzeug montiert ist. Die Steuervorrichtung 90 weist zumindest eine arithmetische Verarbeitungsvorrichtung (Prozessor) 90a und zumindest eine Speichervorrichtung (Speicher) 90b als ein Speichermedium zum Speichern eines Programms, das durch den Prozessor 90a ausgeführt wird, und Daten auf. Das Kraftstoffeinspritzventil 1 und die Steuervorrichtung 90 konfigurieren ein Kraftstoffeinspritzsystem.
Der Prozessor 90a und der Speicher 90b können als ein Mikrocomputer vorgesehen sein. Das Speichermedium ist ein nicht vorübergehendes greifbares Speichermedium, das Programme nicht-vorübergehend speichert, die durch den Prozessor 90a lesbar sind. Das Speichermedium kann als ein Halbleiterspeicher, eine magnetische Scheibe oder dergleichen vorgesehen sein. Die Steuervorrichtung 90 kann als ein Computer oder ein Satz von Computer-Ressourcen vorgesehen sein, die über eine Datenkommunikationsvorrichtung verbunden sind. Das Programm wird durch die Steuervorrichtung 90 ausgeführt, um zu bewirken, dass die Steuervorrichtung 90 als eine Vorrichtung fungiert, die in der vorliegenden Beschreibung beschrieben wird, und um zu bewirken, dass die Steuervorrichtung 90 derart fungiert, dass diese die Verfahren durchführt, die in der vorliegenden Beschreibung beschrieben werden.
Das Kraftstoffeinspritzventil 1 beinhaltet einen Einspritzloch-Körper 11, einen Hauptkörper 12, einen stationären Kern 13, ein nicht-magnetisches Bauteil 14, eine Spule 17, ein Stützbauteil 18, einen Filter 19, ein erstes Federbauteil SP1 (elastisches Bauteil), einen Becher 50, ein Führungsbauteil 60, einen beweglichen Abschnitt M (vergleiche 3) und dergleichen. Der bewegliche Abschnitt M ist ein Baugruppenkörper, in welchem eine Nadel 20 (Ventilkörper), ein beweglicher Kern 30, ein zweites Federbauteil SP2, eine Manschette bzw. Hülse 40 und der Becher 50 zusammengesetzt sind. Der Einspritzloch-Körper 11, der Hauptkörper 12, der stationäre Kern 13, das Stützbauteil 18, die Nadel 20, der bewegliche Kern 30, die Manschette 40, der Becher 50 und das Führungsbauteil 60 sind aus Metall hergestellt.
Wie in 2 gezeigt wird, weist der Einspritzloch-Körper 11 die Mehrzahl von Einspritzlöchern 11a auf, um den Kraftstoff einzuspritzen. Jedes der Einspritzlöcher 11a wird ausgebildet, indem auf dem Einspritzloch-Körper 11 eine Laserverarbeitung durchgeführt wird. Die Nadel 20 befindet sich innerhalb des Einspritzloch-Körpers 11. Ein Kraftstoffdurchlass 11b, der mit einer Einströmmündung 11 in jedes Einspritzlochs 11 in Verbindung steht, ist zwischen einer äußeren bzw. Außenoberfläche der Nadel 20 und einer inneren bzw. Innenoberfläche des Einspritzloch-Körpers 11 ausgebildet. Der Kraftstoffdurchlass 11b ist zwischen dem Einspritzloch-Körper 11 und der Nadel 20 ausgebildet. Der Kraftstoffdurchlass 11b entspricht einem spezifischen Raum, der mit den Einströmmündungen 11 in der Einspritzlöcher 11a in Verbindung steht.
Eine Sitzoberfläche 11s wird durch eine innere periphere Oberfläche des Einspritzloch-Körpers 11 ausgebildet. Eine Sitzoberfläche 20s, die auf der Nadel 20 ausgebildet wird, wird von der Sitzoberfläche 11s abgehoben und auf diese aufgesetzt. Die Sitzoberfläche 20s und die Sitzoberfläche 11s sind derart geformt, dass diese sich ringförmig um eine Mittelachse (Achslinie C1) der Nadel 20 erstrecken. Wenn die Nadel 20 von der Sitzoberfläche 11s abgehoben und auf diese aufgesetzt wird, wird der Kraftstoffdurchlass 11b geöffnet und geschlossen, und das Einspritzloch 11a wird geöffnet und geschlossen. Genauer gesagt stehen der Kraftstoffdurchlass 11b und das Einspritzloch 11a nicht miteinander in Verbindung, wenn die Nadel 20 Kontakt mit der Sitzoberfläche 11s herstellt und auf dieser sitzt bzw. an dieser anliegt. Wenn die Nadel 20 sich von der Sitzoberfläche 11s wegbewegt und abgehoben wird, stehen der Kraftstoffdurchlass 11b und das Einspritzloch 11a miteinander in Verbindung. Zu dieser Zeit wird der Kraftstoff ausgehend von dem Einspritzloch 11a eingespritzt.
Wenn die Nadel 20 derart betrieben wird, dass diese einen Ventilschließbetrieb durchführt und bewirkt, dass die Sitzoberfläche 20s mit der Sitzoberfläche 11s in Kontakt kommt, kommen die Sitzoberfläche 20s und die Sitzoberfläche 11s an einer Sitzposition R1, die in den 8 und 9 durch eine Strich-Strichlinie angegeben wird, miteinander in Linienkontakt. Danach werden die Nadel 20 und der Einspritzloch-Körper 11 durch eine Drückkraft elastisch verformt und kommen in Oberflächenkontakt miteinander, wenn die Sitzoberfläche 20s durch eine elastische Kraft des ersten Federbauteils SP1 gegen die Sitzoberfläche 11s gedrückt wird. Ein Wert, der erhalten wird, indem die Drückkraft durch einen Oberflächenkontaktbereich dividiert wird, ist ein Druck der Sitzoberfläche bzw. Sitzoberflächendruck. Das erste Federbauteil SP1 ist derart eingestellt, dass dieses sicherstellt, dass der Druck der Sitzoberfläche gleich oder höher als ein vorgegebener Wert ist.
Unter Rückbezug auf die Darstellung von 1 sind der Hauptkörper 12 und das nicht-magnetische Bauteil 14 hinsichtlich der Form zylindrisch. Ein Zylinderendabschnitt des Hauptkörpers 12, welcher ein Abschnitt ist, der näher an dem Einspritzloch 11a (Seite des Einspritzlochs) angeordnet ist, wird an den Einspritzloch-Körper 11 geschweißt und an diesem fixiert. Genauer gesagt ist eine äußere periphere Oberfläche des Einspritzloch-Körpers 11 auf einer inneren peripheren Oberfläche des Hauptkörpers 12 montiert. Nachfolgend werden der Hauptkörper 12 und der Einspritzloch-Körper 11 aneinander geschweißt. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die äußere periphere Oberfläche des Einspritzloch-Körpers 11 in die innere periphere Oberfläche des Hauptkörpers 12 pressgepasst. Ein Zylinderendabschnitt des Hauptkörpers 12 auf einer Seite, die von dem Einspritzloch 11a entfernt angeordnet ist, d. h. auf einer gegenüberliegenden Seite des Einspritzlochs, ist durch Schweißen an einem zylindrischen Endabschnitt des nicht-magnetischen Bauteils 14 fixiert. Ein Zylinderendabschnitt des nicht-magnetischen Bauteils 14 auf der gegenüberliegenden Seite des Einspritzlochs ist durch Schweißen an dem stationären Kern 13 fixiert.
Ein Mutterbauteil 15 ist in einem Zustand, in welchem dieses mit einem Sperrabschnitt 12c des Hauptkörpers 12 in Eingriff steht, an einem Gewindeabschnitt 13N des stationären Kerns 13 befestigt. Eine axiale Kraft, die durch den vorstehenden Eingriff verursacht wird, erzeugt einen Oberflächendruck, welcher bewirkt, dass das Mutterbauteil 15, der Hauptkörper 12, das nicht-magnetische Bauteil 14 und der stationäre Kern 13 entlang der Richtung der Achslinie C1, das heißt in der vertikalen Richtung in 1, gegeneinander gedrückt werden.
Der Hauptkörper 12 ist aus einem magnetischen Material wie beispielsweise Edelstahl hergestellt. Der Hauptkörper 12 weist einen Strömungskanal 12b auf, um zu ermöglichen, dass der Kraftstoff hin zu dem Einspritzloch 11a strömt. Die Nadel 20 ist in dem Strömungskanal 12b untergebracht und in der Richtung der Achslinie C1 beweglich. Der bewegliche Abschnitt M (vergleiche 4), welcher ein Baugruppenkörper ist, der die Nadel 20, den beweglichen Kern 30, das zweite Federbauteil SP2, die Manschette 40 und den Becher 50 beinhaltet, ist in einem beweglichen Zustand in einer beweglichen Kammer 12a untergebracht bzw. aufgenommen.
Der Strömungskanal 12b steht mit einer stromabwärtigen Seite der beweglichen Kammer 12a in Verbindung und erstreckt sich entlang der Richtung der Achslinie C1. Die Mittellinie des Strömungskanals 12b und der beweglichen Kammer 12a fällt mit der Zylinder-Mittellinie (Achslinie C1) des Hauptkörpers 12 zusammen. Ein Abschnitt auf der Seite des Einspritzlochs der Nadel 20 ist durch eine Innenwandoberfläche 11c des Einspritzloch-Körpers 11 gleitbar gelagert. Ein Abschnitt der Nadel 20 gegenüber dem Einspritzloch ist durch die Innenwandoberfläche des Bechers 50 gleitbar gelagert. Die zwei Positionen des stromaufwärtigen Endabschnitts und des stromabwärtigen Endabschnitts der Nadel 20 sind auf diese Weise gleitbar gelagert. Auf diese Weise ist die Bewegung der Nadel 20 in der radialen Richtung beschränkt und eine Neigung der Nadel 20 in Hinblick auf die Achslinie C1 des Hauptkörpers 12 ist ebenfalls beschränkt.
Die Nadel 20 entspricht einem Ventilkörper, der das Einspritzloch 11a öffnet und schließt, indem dieser den Kraftstoffdurchlass 11b öffnet und schließt. Die Nadel 20 ist aus einem magnetischen Material wie beispielsweise Edelstahl ausgebildet und liegt in einer Form vor, die sich in der Richtung der Achslinie C1 erstreckt. Die vorstehend beschriebene Sitzoberfläche 20s ist auf einer Endfläche der Nadel 20 auf der stromabwärtigen Seite ausgebildet. Wenn die Nadel 20 sich bei dem Ventilschließbetrieb entlang der Richtung der Achslinie C1 hin zu der stromabwärtigen Seite bewegt, wird die Sitzoberfläche 20s auf die Sitzoberfläche 11s aufgesetzt und der Kraftstoffdurchlass 11b und das Einspritzloch 11a sind geschlossen. Wenn die Nadel 20 sich bei einem Ventilöffnungsbetrieb entlang der Richtung der Achslinie C1 hin zu der stromaufwärtigen Seite bewegt, wird die Sitzoberfläche 20s von der Sitzoberfläche 11s abgehoben und der Kraftstoffdurchlass 11b und das Einspritzloch 11a sind geöffnet.
Der Becher 50 weist einen Scheibenabschnitt 52 in einer Form einer Scheibe und einen zylindrischen Abschnitt 51 in einer Form eines Zylinders auf. Der Scheibenabschnitt 52 weist ein Durchgangsloch 52a auf, das sich entlang der Richtung der Achslinie C1 erstreckt. Eine Oberfläche des Scheibenabschnitts 52 auf der gegenüberliegenden Seite des Einspritzlochs fungiert als eine Federanschlagsoberfläche 52b, die mit dem ersten Federbauteil SP1 in Kontakt steht. Eine Oberfläche des Scheibenabschnitts 52 auf der Seite des Einspritzlochs fungiert als eine Anschlagsoberfläche zur Übertragung der Ventilschließkraft bzw. Ventilschließkraft-Übertragungs-Anschlagsoberfläche 52c, welche einen Kontakt zu der Nadel 20 herstellt und eine erste elastische Kraft (elastische Kraft der Ventilschließung) überträgt. Der zylindrische Abschnitt 51 liegt in einer zylindrischen Form vor, die sich ausgehend von einem äußeren peripheren Ende des Scheibenabschnitts 52 hin zu dem Einspritzloch erstreckt. Die Endfläche auf der Seite des Einspritzlochs des zylindrischen Abschnitts 51 fungiert als eine Kernkontakt-Endoberfläche 51a, welche Kontakt mit dem beweglichen Kern 30 herstellt. Eine Innenwandoberfläche des zylindrischen Abschnitts 51 gleitet mit einer äußeren peripheren Oberfläche eines Anschlags- bzw. Angrenzungsabschnitts 21 der Nadel 20.
Der stationäre Kern 13 ist aus einem magnetischen Material wie beispielsweise Edelstahl hergestellt und weist einen Strömungskanal 13a auf, um zu ermöglichen, dass der Kraftstoff hin zu dem Einspritzloch 11a strömt. Der Strömungskanal 13a steht mit einem internen Durchlass 20a, der innerhalb der Nadel 20 (vergleiche 3) ausgebildet ist, und einer stromaufwärtigen Seite der beweglichen Kammer 12a in Verbindung. Der Strömungskanal 13a erstreckt sich entlang der Richtung der Achslinie C1. Das Führungsbauteil 60, das erste Federbauteil SP1 und das Stützbauteil 18 sind in dem Strömungskanal 13a untergebracht.
Das Stützbauteil 18 liegt in einer zylindrischen Form vor und ist an die Innenwandoberfläche des stationären Kerns 13 pressgepasst und an dieser fixiert. Das erste Federbauteil SP1 ist eine Spulenfeder, die sich auf der stromabwärtigen Seite des Stützbauteils 18 befindet. Das erste Federbauteil SP1 ist in der Richtung der Achslinie C1 elastisch verformt. Eine Endfläche auf der stromaufwärtigen Seite des ersten Federbauteils SP1 ist durch das Stützbauteil 18 gelagert. Eine Endfläche auf der stromabwärtigen Seite des ersten Federbauteils SP1 ist durch den Becher 50 gelagert. Der Becher 50 wird durch eine Kraft (erste elastische Kraft), die durch eine elastische Verformung des ersten Federbauteils SP1 verursacht wird, hin zu der stromabwärtigen Seite gedrängt. Bei einer Anpassung des Betrags eines Presspassens des Stützbauteils 18 in der Richtung der Achslinie C1 wird eine Magnitude der elastischen Kraft zum Drängen des Bechers 50 (eine erste Stelllast) angepasst.
Der Filter 19 liegt in einer Gitter- bzw. Maschenform vor und fängt Fremdstoffe ein, die in dem Kraftstoff enthalten sind, welcher dem Kraftstoffeinspritzventil 1 zugeführt wird. Der Filter 19 wird durch ein Haltebauteil 19a gehalten. Das Haltebauteil 19a wird an den Abschnitt auf der stromaufwärtigen Seite des Stützbauteils 18 in der Innenwandoberfläche des stationären Kerns 13 pressgepasst und an diesem fixiert. Der Filter 19 liegt in einer zylindrischen Form vor. Wie durch einen Pfeil Y1 in 1 angegeben wird, strömt der Kraftstoff, der entlang der Richtung der Zylinderachslinie des Filters 19 in das Innere des Zylinders strömt, in der radialen Richtung des Filters 19 nach außen, um durch den Filter 19 hindurchzutreten.
Wie in 3 gezeigt wird, liegt das Führungsbauteil 60 in einer zylindrischen Form vor und ist aus einem magnetischen Material wie beispielsweise Edelstahl hergestellt. Das Führungsbauteil 60 ist an den stationären Kern 13 pressgepasst und daran fixiert. Die Endfläche auf der Seite des Einspritzlochs des Führungsbauteils 60 fungiert als eine Stopper-Anschlagsendfläche 61a, die einen Kontakt mit dem beweglichen Kern 30 herstellt. Eine Innenwandoberfläche des Führungsbauteils 60 gleitet mit einer äußeren peripheren Oberfläche 51d des zylindrischen Abschnitts 51 des Bechers 50. Kurz gesagt weist das Führungsbauteil 60 eine Führungsfunktion, welche ist, dass dieses auf der äußeren peripheren Oberfläche des Bechers 50 gleiten soll, wenn dieses sich entlang der Richtung der Achslinie C1 bewegt, und eine Stopperfunktion, welche es in Kontakt mit dem beweglichen Kern 30 bringt, wenn dieses sich entlang der Richtung der Achslinie C1 bewegt, auf, um die Bewegung des beweglichen Kerns 30 hin zu der Seite gegenüber den Einspritzlöchern einzuschränken.
Ein Harzbauteil 16 ist auf einer äußeren peripheren Oberfläche des stationären Kerns 13 vorgesehen. Das Harzbauteil 16 weist ein Verbindergehäuse 16a auf. Ein Anschluss 16b ist in dem Verbindergehäuse 16a untergebracht. Der Anschluss 16b ist elektrisch mit der Spule 17 verbunden. Ein (nicht näher dargestellter) externer Verbinder ist mit dem Verbindergehäuse 16a verbunden. Durch den Anschluss 16b wird der Spule 17 eine elektrische Leistung zugeführt. Die Spule 17 ist um einen Spulenträger 17a herum gewickelt, der eine elektrische Isolationseigenschaft aufweist und in einer zylindrischen Form vorliegt. Die Spule 17 befindet sich auf einer radial äußeren Seite des stationären Kerns 13, des nicht-magnetischen Bauteils 14 und des beweglichen Kerns 30. Wie durch einen gestrichelten Pfeil in 3 gezeigt wird, bilden der stationäre Kern 13, das Mutterbauteil 15, der Hauptkörper 12 und der bewegliche Kern 30 einen magnetischen Kreis zum Führen eines magnetischen Flusses aus, der in Übereinstimmung mit der Leistungszufuhr (Erregung) zu der Spule 17 erzeugt wird.
Wie in 3 gezeigt wird, befindet sich der bewegliche Kern 30 in Hinblick auf den stationären Kern 13 auf der Seite des Einspritzlochs. Der bewegliche Kern 30 ist in einem Zustand, in welchem dieser in der Richtung der Achslinie C1 beweglich ist, in der beweglichen Kammer 12a untergebracht. Der bewegliche Kern 30 weist einen äußeren Kern 31 und einen inneren Kern 32 auf. Der äußere Kern 31 liegt in einer zylindrischen Form vor ist aus einem magnetischen Material wie beispielsweise Edelstahl hergestellt. Der innere Kern 32 liegt in einer zylindrischen Form vor ist aus einem nicht-magnetischen Material wie beispielsweise Edelstahl hergestellt, das magnetische Eigenschaften aufweist. Der äußere Kern 31 ist an eine äußere periphere Oberfläche des inneren Kerns 32 pressgepasst und daran fixiert.
Die Nadel 20 wird in einen zylindrischen Innenabschnitt des inneren Kerns 32 eingefügt. Der innere Kern 32 ist an der Nadel 20 angebracht, um so in Hinblick auf die Nadel 20 entlang der Richtung der Achslinie C1 gleitbar zu sein. Der innere Kern 32 stellt einen Kontakt mit dem Führungsbauteil 60 als einem Verschluss- bzw. Stopperbauteil, dem Becher 50 und der Nadel 20 her. Aus diesem Grund wird ein Material, das einen höheren Härtegrad aufweist als das des äußeren Kerns 31, für den inneren Kern 32 verwendet. Der äußere Kern 31 weist eine dem Kern zugewandte Oberfläche 31c auf, die dem stationären Kern 13 zugewandt ist. Zwischen der dem Kern zugewandten Oberfläche 31c und dem stationären Kern 13 ist ein Spalt ausgebildet. Daher wirkt in einem Zustand, in welchem der magnetische Fluss mit der Erregung in der Spule 17 strömt, wie vorstehend beschrieben, durch den Spalt eine magnetische Anziehungskraft hin zu dem stationären Kern 13 auf den äußeren Kern 31.
Die Manschette 40 ist an die Nadel 20 pressgepasst und an dieser fixiert und lagert eine Endfläche auf der Seite des Einspritzlochs des zweiten Federbauteils SP2. Das zweite Federbauteil SP2 ist eine Spulenfeder, die sich auf der Seite eines Stützabschnitts 43 gegenüber den Einspritzlöchern befindet. Das zweite Federbauteil SP2 ist in der Richtung der Achslinie C1 elastisch verformt. Eine Endfläche des zweiten Federbauteils SP2 gegenüber den Einspritzlöchern wird durch den äußeren Kern 31 gelagert. Eine Endfläche auf der Seite des Einspritzlochs des zweiten Federbauteils SP2 ist durch den Stützabschnitt 43 gelagert. Der äußere Kern 31 wird durch eine Kraft (zweite elastische Kraft), die durch die elastische Verformung des zweiten Federbauteils SP2 verursacht wird, hin zu der gegenüberliegenden Seite der Einspritzlöcher gedrängt. Bei einer Anpassung des Betrags eines Presspassens der Manschette 40 entlang der Richtung der Achslinie C1 wird zu der Zeit der Ventilschließung eine Magnitude der zweiten elastischen Kraft, die den beweglichen Kern 30 drängt, (eine zweite Stelllast) angepasst. Die zweite Stelllast des zweiten Federbauteils SP2 ist kleiner als die erste Stelllast des ersten Federbauteils SP1.
Beschreibung eines Betriebs
Nachfolgend wird der Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils 1 unter Bezugnahme auf die 4 und 5 beschrieben werden.
Zuerst wird ein Überblick über den Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils 1 beschrieben werden. Bei Erzeugung der magnetischen Anziehungskraft durch Erregen der Spule 17, um den beweglichen Kern 30 anzuziehen, stellt der bewegliche Kern 30 einen Kontakt mit der Nadel 20 her, wenn der bewegliche Kern 30 um einen vorgegebenen Betrag bzw. Menge hin zu der gegenüberliegenden Seite der Einspritzlöcher bewegt wird, um dadurch die Nadel 20 für die Durchführung des Ventilöffnungsbetriebs zu aktivieren. Das heißt, nachdem der bewegliche Kern 30 sich um den vorgegebenen Betrag bewegt hat, startet die Nadel 20 den Ventilöffnungsbetrieb. Wenn die Erregung der Spule 17 abgeschaltet ist, stellt der Becher 50 einen Kontakt mit der Nadel 20 her, wenn der Becher 50 zusammen mit dem beweglichen Kern 30 hin zu der Seite des Einspritzlochs bewegt wird, um dadurch zu bewirken, dass die Nadel 20 den Ventilschließbetrieb durchführt. Das heißt, nachdem der Becher 50 und der bewegliche Kern 30 sich um den vorgegebenen Betrag bewegt haben, startet die Nadel 20 den Ventilschließbetrieb. Kurz gesagt ist das Kraftstoffeinspritzventil 1 ein Kraftstoffeinspritzventil vom Direktwirkungstyp, das den beweglichen Kern 30 und die Nadel 20 beinhaltet. Der bewegliche Kern 30 wird durch die magnetische Kraft angezogen und bewegt, welche durch die Erregung erzeugt wird, und die Nadel 20 bewegt sich zusammen mit dem beweglichen Kern 30 derart, dass diese von der Sitzoberfläche 11s abgehoben wird, um dadurch den Ventilöffnungsbetrieb durchzuführen.
Nachfolgend wird der Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils 1 detailliert beschrieben werden. Wie in 4A gezeigt wird, wird in einem Zustand, in welchem die Erregung der Spule 17 ausgeschaltet wird, keine magnetische Anziehungskraft erzeugt, sodass die magnetische Anziehungskraft, die hin zu der Ventilöffnungsseite verursacht wird, nicht auf den beweglichen Kern 30 wirkt. Der Becher 50, der durch die erste elastische Kraft des ersten Federbauteils SP1 hin zu der Ventilschließseite gedrängt wird, stellt einen Kontakt mit einer Anschlagsoberfläche des Ventilkörpers bzw. Ventilkörper-Anschlagsoberfläche 21b in einem Ventilschließzustand (vergleiche 3) der Nadel 20 und des inneren Kerns 32 her, um die erste elastische Kraft zu übertragen.
Der bewegliche Kern 30 wird durch die erste elastische Kraft des ersten Federbauteils SP1, die von dem Becher 50 übertragen wird, hin zu der Ventilschließseite gedrängt. Zusätzlich wird der bewegliche Kern 30 durch die zweite elastische Kraft des zweiten Federbauteils SP2 auch hin zu der Ventilöffnungsseite gedrängt. Da die erste elastische Kraft größer ist als die zweite elastische Kraft, wird der bewegliche Kern 30 durch den Becher 50 vorgespannt und hin zu den Einspritzlöchern bewegt (abgesenkt). Die Nadel 20 wird durch die erste elastische Kraft, die von dem Becher 50 übertragen wird, hin zu der Ventilschließseite gedrängt. Somit wird die Nadel 20 durch den Becher 50 vorgespannt, um diese hin zu der Seite des Einspritzlochs zu bewegen (abzusenken). Das heißt, die Nadel 20 wird auf die Sitzoberfläche 11s aufgesetzt, um in dem Ventilschließzustand vorzuliegen. In dem Ventilschließzustand ist zwischen einer Anschlagsoberfläche des Ventilkörpers im Ventilöffnungszustand bzw. Ventilöffnungszustand-Ventilkörper-Anschlagsoberfläche 21a (vergleiche 3) der Nadel 20 und dem inneren Kern 32 ein Spalt ausgebildet. Eine Länge des Spalts entlang der Richtung der Achslinie C1 in dem Ventilschließzustand wird als ein Spaltbetrag L1 bezeichnet.
Wie in 4B gezeigt wird, wirkt in einem Zustand unmittelbar nachdem die Erregung der Spule 17 von AUS zu AN umgeschaltet wird, die magnetische Anziehungskraft auf den beweglichen Kern 30 hin zu der Ventilöffnungsseite. Somit fängt der bewegliche Kern 30 an, sich hin zu der Ventilöffnungsseite zu bewegen. Nachfolgend bewegt sich der bewegliche Kern 30, während dieser den Becher 50 nach oben vorspannt. Wenn der Bewegungsbetrag den Spaltbetrag L1 erreicht, stößt der innere Kern 32 mit der Ventilöffnungszustand-Ventilkörper-Anschlagsoberfläche 21a der Nadel 20 zusammen. Zu der Zeit des Zusammenstoßes bzw. der Kollision wird zwischen dem Führungsbauteil 60 und dem inneren Kern 32 ein Spalt ausgebildet. Die Länge des Spalts entlang der Richtung der Achslinie C1 wird als ein Hubbetrag L2 bezeichnet.
Nach dem Zusammenstoß bewegt sich der bewegliche Kern 30 durch Anwendung der magnetischen Anziehungskraft ferner weiter. Wenn der Bewegungsbetrag nach dem Zusammenstoß den Hubbetrag L2 erreicht, stößt der innere Kern 32 mit dem Führungsbauteil 60 zusammen und hört auf sich zu bewegen, wie in 4C gezeigt wird. Eine Trennlänge zwischen der Sitzoberfläche 11s und der Sitzoberfläche 20s entlang der Richtung der Achslinie C1 zu der Zeit, wenn die Bewegung stoppt, entspricht einem Vollhubbetrag der Nadel 20. Die Trennlänge fällt mit dem vorstehend beschriebenen Hubbetrag L2 zusammen. Die Trennlänge entspricht einer Nadel-Trennlänge Ha (Ventilkörper-Trennlänge), die in 8 gezeigt wird.
Der vorstehend beschriebene Betrieb wird ferner unter Bezugnahme auf die 5A bis 5C detailliert beschrieben werden. Zuerst fängt ein Ansteuerstrom, der durch die Spule 17 strömt, an zu steigen (vergleiche 5B), wenn die Erregung zu einem Zeitpunkt t1 ANgeschaltet wird, wie in 5A gezeigt wird. Somit fängt die magnetische Anziehungskraft ebenfalls an, mit dem Anstieg des Ansteuerstroms (vergleiche 5C) zu steigen. Ein Wert, der erhalten wird, indem die zweite elastische Kraft von der ersten elastischen Kraft (elastische Kraft der Ventilschließung) subtrahiert wird, ist eine tatsächliche elastische Kraft der Ventilschließung F0. Zu einem Zeitpunkt t2, wenn die magnetische Anziehungskraft auf die tatsächliche elastische Kraft der Ventilschließung F0 steigt, fängt der bewegliche Kern 30 an, sich hin zu der Ventilöffnungsseite zu bewegen. Bevor der Ansteuerstrom einen Spitzenwert erreicht, fängt der bewegliche Kern 30 an, sich zu bewegen. Eine Verstärkungs- bzw. Boostspannung, die erzeugt wird, indem eine Batteriespannung verstärkt bzw. geboostet wird, wird an die Spule 17 angelegt, bis der Ansteuerstrom den Spitzenwert erreicht. Zusätzlich wird die Batteriespannung an die Spule 17 angelegt, nachdem der Ansteuerstrom den Spitzenwert erreicht hat.
Danach stößt zu einem Zeitpunkt t3, wenn der Bewegungsbetrag des beweglichen Kerns 30 den Spaltbetrag L1 erreicht, der bewegliche Kern 30 mit der Nadel 20 zusammen, und die Nadel 20 startet den Ventilöffnungsbetrieb. Im Ergebnis wird Kraftstoff ausgehend von den Einspritzlöchern 11a eingespritzt. Danach hebt der bewegliche Kern 30 die Nadel 20 entgegen der elastischen Kraft der Ventilschließung hoch. Zu einem Zeitpunkt t4, wenn der bewegliche Kern 30 mit dem Führungsbauteil 60 zusammenstößt, erreicht der Hubbetrag der Nadel 20 den Vollhubbetrag L2. Danach wird durch die magnetische Anziehungskraft der Vollhubzustand der Nadel 20 beibehalten. Somit wird die Kraftstoffeinspritzung fortgesetzt. Danach nimmt die magnetische Anziehungskraft mit einer Verringerung des Ansteuerstroms ebenfalls ab, wenn die Erregung zu einem Zeitpunkt t5 AUSgeschaltet wird. Zu einem Zeitpunkt t6, wenn die magnetische Anziehungskraft die tatsächliche elastische Kraft der Ventilschließung F0 erreicht, fängt der bewegliche Kern 30 an, sich zusammen mit dem Becher 50 hin zu der Ventilschließseite zu bewegen. Die Nadel 20 wird entgegen dem Druck des Kraftstoffs, der zwischen der Nadel 20 und dem Becher 50 eingefüllt ist, vorgespannt, um ein Absenken (Ventilschließbetrieb) zu initiieren, sobald der Becher 50 beginnt, sich zu bewegen.
Danach wird die Sitzoberfläche 20s zu einem Zeitpunkt t7 auf der Sitzoberfläche 11s aufgesetzt, wenn die Nadel 20 durch den Hubbetrag L2 abgesenkt wird. Somit sind der Kraftstoffdurchlass 11b und das Einspritzloch 11a geschlossen. Danach bewegt sich der bewegliche Kern 30 weiter zusammen mit dem Becher 50 hin zu der Ventilschließseite. Die Bewegung des Bechers 50 hin zu der Ventilschließseite wird zu einem Zeitpunkt t8 gestoppt, wenn der Becher 50 Kontakt zu der Nadel 20 herstellt. Danach bewegt sich der bewegliche Kern 30 durch eine Trägheitskraft ferner weiter hin zu der Ventilschließseite (Trägheitsbewegung). Danach bewegt sich der bewegliche Kern 30 durch die elastische Kraft des zweiten Federbauteils SP2 hin zu der Ventilöffnungsseite (prallt zurück). Danach stößt der bewegliche Kern 30 zu einem Zeitpunkt t9 mit dem Becher 50 zusammen und bewegt sich zusammen mit dem Becher 50 hin zu der Ventilöffnungsseite (prallt zurück). Allerdings ist der bewegliche Kern 30 durch die elastische Kraft der Ventilschließung unmittelbar zurück vorgespannt, um zu dem anfänglichen Zustand bzw. Ausgangszustand zu konvergieren bzw. gelangen, der in 4A gezeigt wird.
In Anbetracht dessen ist der Rückprall umso kleiner, die Zeit, die für die Konvergenz erforderlich ist, ist umso kürzer, und eine Zeit ab dem Ende einer Einspritzung bis zu der Rückkehr zu dem Ausgangszustand ist umso kürzer. Aus diesem Grund kann bei der mehrstufigen Einspritzung ein Intervall zwischen den Einspritzungen verkürzt werden, um den Kraftstoff mehrmals pro Verbrennungszyklus der Maschine mit interner Verbrennung einzuspritzen. Somit kann die Anzahl der Einspritzungen bei der mehrstufigen Einspritzung erhöht werden bzw. zunehmen.
Die vorstehend beschriebene AN/AUS-Steuerung der Erregung wird durch den Prozessor 90a gesteuert, der das Programm ausführt, das in dem Speicher 90b gespeichert ist. Im Grunde werden eine Kraftstoffeinspritzmenge, ein Einspritzzeitpunkt und die Anzahl von Einspritzungen, welche die mehrstufige Einspritzung in einem Verbrennungszyklus betreffen, auf Grundlage einer Last bzw. Belastung und einer Drehgeschwindigkeit der Maschine mit interner Verbrennung durch den Prozessor 90a berechnet. Ferner führt der Prozessor 90a verschiedene Programme aus, um eine mehrstufige Einspritzsteuerung bzw. Steuerung einer mehrstufigen Einspritzung, eine Teilhub-Einspritzsteuerung (engl. partial lift; PL-Einspritzsteuerung), eine Kompressionshub-Einspritzsteuerung und eine Drucksteuerung durchzuführen, welche untenstehend beschrieben werden werden. Wenn diese diese Steuerungen ausführt, entspricht die Steuervorrichtung 90 einer Steuereinheit 91 einer mehrstufigen Einspritzung, einer Teilhub-Einspritzsteuereinheit (PL-Einspritzsteuereinheit) 92, einer Kompressionshub-Einspritzsteuereinheit 93 und einer Drucksteuereinheit 94, die in 1 gezeigt wird.
Die Steuereinheit 91 einer mehrstufigen Einspritzung steuert die AN/AUS-Steuerung der Erregung der Spule 17, um so in einem Verbrennungszyklus der Maschine mit interner Verbrennung ausgehend von den Einspritzlöchern 11a mehrmals den Kraftstoff einzuspritzen. Die PL-Einspritzsteuereinheit 92 steuert die AN/AUS-Steuerung der Erregung der Spule 17 derart, dass die Nadel 20 den Ventilschließbetrieb startet, nachdem die Nadel 20 von der Sitzoberfläche 11s abgehoben worden ist, bevor diese eine maximale Ventilöffnungsposition erreicht. Zum Beispiel wird die Einspritzmenge von einer Einspritzung sehr klein, so wie die Anzahl der mehrstufigen Einspritzungen zunimmt. Daher wird in dem Fall einer derart kleinen Einspritzmenge die PL-Einspritzsteuerung ausgeführt.
Die Kompressionshub-Einspritzsteuereinheit 93 steuert die AN/AUS-Steuerung der Erregung der Spule 17, um so den Kraftstoff ausgehend von den Einspritzlöchern 11a in einer Dauer einzuspritzen, welche einen Teil einer Kompressionshub-Dauer der Maschine mit interner Verbrennung beinhaltet. Wenn der Kraftstoff in der Kompressionshub-Dauer in die Brennkammer 2 eingespritzt wird, ist eine Zeit ab einem Einspritzstartzeitpunkt bis zu einem Zündzeitpunkt kurz. Daher ist eine Zeit, um den Kraftstoff und eine Luft ausreichend zu mischen bzw. vermischen, kurz. Aus diesem Grund ist es erforderlich, dass das Kraftstoffeinspritzventil 1 dieses Typs den Kraftstoff ausgehend von den Einspritzlöchern 11a mit einer hohen Eindringkraft einspritzt, um eine Vermischung des Kraftstoffs und der Luft zu fördern. Zusätzlich ist es erforderlich, dass ein Einspritzdruck zunimmt, um in einer kurzen Zeit einen Sprühstrahl aufzuteilen.
Die Drucksteuereinheit 94 steuert den Druck (Kraftstoffzufuhrdruck) des Kraftstoffs, welcher dem Kraftstoffeinspritzventil 1 auf einen beliebigen Solldruck innerhalb einer vorgegebenen Spanne zugeführt werden soll. Genauer gesagt steuert die Drucksteuereinheit 94 den Kraftstoffzufuhrdruck, indem diese eine Kraftstoffabführmenge ausgehend von der vorstehend beschriebenen Kraftstoffpumpe steuert. Eine Kraft, durch welche die Nadel 20 auf die Sitzoberfläche 11s gedrückt wird, ist eine minimale Kraftstoffdruck-Ventilschließkraft, die durch den Kraftstoffdruck verursacht wird, wenn ein Solldruck in einer vorgegebenen Spanne auf einen minimalen Wert eingestellt ist. Die erste elastische Kraft (elastische Kraft der Ventilschließung), die durch das erste Federbauteil SP1 verursacht wird, ist derart eingestellt, dass diese kleiner ist als die minimale Kraftstoffdruck-Ventilschließkraft.
Detaillierte Beschreibung von Kraftstoffdurchlass 11b
Nachfolgend wird der Kraftstoffdurchlass 11bunter Bezugnahme auf die 6 bis 12 detailliert beschrieben werden. Der Kraftstoffdurchlass 11b beinhaltet zumindest einen Raum zwischen einer sich verjüngenden Oberfläche 111, einer Körper-Bodenoberfläche 112 und einer Kopplungsoberfläche 113, sowie einer Ventilkörper-Spitzenendfläche 22, welche später beschrieben werden werden. Wie in 6 gezeigt wird, strömt der Kraftstoff, der durch den Kraftstoffdurchlass 11b strömt, hin zu der Sitzoberfläche 20s, wie durch einen Pfeil Y2 angegeben wird, und tritt nachfolgend durch einen Spalt (Sitzspalt) zwischen der Sitzoberfläche 20s und der Sitzoberfläche 11s hindurch. Der Kraftstoff strömt in einer Richtung hin zu der Achslinie C1, bis dieser den Sitzspalt erreicht. Der Kraftstoff, der durch den Sitzspalt durchgetreten ist, verändert die Kraftstoffströmungsrichtung zu einer Richtung, die weg von der Achslinie C1 verläuft, wie durch einen Pfeil Y3 angegeben wird. Nachfolgend strömt der Kraftstoff in die Einströmmündungen 11 in der Einspritzlöcher 11a. Der Kraftstoff, der aus den Einströmmündungen 11 in einströmt, wird in den Einspritzlöchern 11a reguliert und ausgehend von Ausströmmündungen 11out der Einspritzlöcher 11a in die Brennkammer 2 eingespritzt, wie durch einen Pfeil Y4 angegeben wird. Zusätzlich dazu, dass der Kraftstoff die Strömungsrichtung zu der Richtung verändert, die weg von der Achslinie C1 verläuft, und in die Einströmmündungen 11 in strömt (vergleiche den Pfeil Y3), gibt es auch einen Kraftstoff, der ausgehend von einer Sackkammer Q22 in die Einströmmündungen 11 in strömt, wie durch einen Pfeil Y5 in 9 angegeben wird.
Es ist eine Mehrzahl von Einspritzlöchern 11a ausgebildet. Die Einströmmündungen 11 in der Mehrzahl von Einspritzlöchern 11a sind mit gleichen Intervallen auf einem virtuellen Kreis (zentraler virtueller Einströmkreis R2) platziert, der auf der Achslinie C1 zentriert ist. Die Ausströmmündungen 11 out der Mehrzahl von Einspritzlöchern 11a sind auf ähnliche Weise mit gleichen Intervallen um die Achslinie C1 platziert. Mit anderen Worten sind sowohl die Einströmmündungen 11 in als auch die Ausströmmündungen 11 out mit gleichen Intervallen auf einem konzentrischen Kreis platziert. Die Formen und Größen der Mehrzahl von Einspritzlöchern 11a sind alle gleich. Genauer gesagt liegt jedes der Einspritzlöcher 11a in einer geraden Form vor, in welcher eine Form des Durchlass-Querschnitts ein perfekter Kreis ist und in welcher ein Durchmesser des perfekten Kreises sich ausgehend von der Einströmmündung 11 in zu der Ausströmmündung 11 out nicht verändert. Der Durchlass-Querschnitt, auf den in der vorliegenden Beschreibung Bezug genommen wird, ist ein Querschnitt, der senkrecht zu einer Achslinie C2 vorgenommen worden ist, die durch den Mittelpunkt jedes Einspritzlochs 11a durchtritt.
Wie in 7 gezeigt wird, sind die Formen der Einströmmündungen 11 in und der Ausströmmündungen 11 out elliptische Formen, bei jeder von welchen eine Hauptachslinie entlang der radialen Richtung um die Achslinie C1 verläuft. Wie in 8 gezeigt wird, ist ein Mittelpunkt A der Einströmmündung ein Punkt, welcher ein elliptischer Mittelpunkt der Einströmmündung 11 in ist und in der Achslinie C2 vorliegt. Der elliptische Mittelpunkt ist ein Punkt, an welchem die lange Seite und die kurze Seite der Ellipse einander schneiden. Ein dem Mittelpunkt der Einströmung zugewandter Punkt B ist ein Punkt, an welchem eine Linie, die parallel zu der Achslinie C1 verläuft, die durch den Mittelpunkt A der Einströmmündung durchtritt, eine Außenoberfläche der Nadel 20 schneidet. Wie in 7 gezeigt wird, entspricht ein Kreis, der durch den Mittelpunkt A der Einströmmündung der Mehrzahl von Einspritzlöchern 11a durchtritt, dem vorstehend beschriebenen zentralen virtuellen Einströmkreis R2. Ein zugewandter virtueller Kreis R3 ist ein Kreis, welcher die Mehrzahl von dem Mittelpunkt der Einströmung zugewandten Punkten B verbindet. Wenn diese entlang der Richtung der Achslinie C1 betrachtet werden, fallen der zentrale virtuelle Einströmkreis R2 und der zugewandte virtuelle Kreis R3 miteinander zusammen.
Wie in 7 gezeigt wird, ist bei der Mehrzahl von Einspritzlöchern 11a, die um die Achslinie C1 herum platziert sind, ein Abstand L zwischen Einspritzlöchern der Abstand zwischen den Einströmmündungen 11 in der Einspritzlöcher 11a, die benachbart zueinander angeordnet sind. Der Abstand L zwischen Einspritzlöchern ist eine Länge entlang des zentralen virtuellen Einströmkreises R2. Wie in den 8 und 9 gezeigt wird, ist ein Nadel-Trennabstand Ha ein Abstand zwischen der Nadel 20 und dem Einspritzloch-Körper 11 in der Richtung, in welcher die Nadel 20 abgehoben und aufgesetzt ist, das heißt in der Richtung der Achslinie C1. Ein Spaltabstand H der Einströmmündung ist eine Größe des Spalts zwischen der Außenoberfläche der Nadel 20 und der Einströmmündung 11 in. Mit anderen Worten entspricht der Nadel-Trennabstand Ha an dem Abschnitt der Einströmmündung 11 in, genauer gesagt der Nadel-Trennabstand Ha an dem Abschnitt der Einströmmündung 11 in, der am weitesten von der Achslinie C1 entfernt angeordnet ist, das heißt der Abschnitt, der durch ein Bezugszeichen A1 in den 7 und 8 angegeben wird, dem Spaltabstand H der Einströmmündung.
Der Abstand L zwischen Einspritzlöchern, der als die Länge zwischen den Einspritzlöchern entlang des zentralen virtuellen Einströmkreises R2 definiert ist, ist kleiner als ein Spaltabstand H der Einströmmündung. Zusätzlich dazu ist ein zweiter Abstand zwischen Einspritzlöchern, der untenstehend beschrieben wird, ebenfalls kleiner als der Spaltabstand H der Einströmmündung.
Der zweite Abstand zwischen Einspritzlöchern ist als eine kürzeste Geradenlänge zwischen den äußeren peripheren Rändern der Einströmmündungen 11 in definiert, die zueinander benachbart angeordnet sind.
Der Abstand L zwischen Einspritzlöchern ist kleiner als der Spaltabstand H der Einströmmündung, welcher als der Nadel-Trennabstand Ha an der Position definiert ist, die durch das Bezugszeichen A1 angegeben wird. Zusätzlich dazu ist der Abstand L zwischen Einspritzlöchern kleiner als ein zweiter Spaltabstand H der Einströmmündung. Der zweite Spaltabstand der Einströmmündung wird untenstehend beschrieben werden. Der zweite Spaltabstand der Einströmmündung ist als der Nadel-Trennabstand Ha an dem Mittelpunkt A der Einströmmündung definiert. Ferner ist der zweite Abstand zwischen Einspritzlöchern derart eingestellt, dass dieser kleiner ist als der zweite Spaltabstand der Einströmmündung.
Der Abstand L zwischen Einspritzlöchern ist kleiner als der Spaltabstand H der Einströmmündung. Genauer gesagt ist der Abstand L zwischen Einspritzlöchern in einem Zustand, in welchem die Nadel 20 von der Sitzoberfläche 11s abgehoben ist, kleiner als der Spaltabstand H der Einströmmündung, und liegt an der Position vor, die am weitesten von der Sitzoberfläche 11s entfernt angeordnet ist, das heißt, die Nadel 20 liegt in einer maximalen Ventilöffnungsposition (Vollhubposition) vor. Die maximale Ventilöffnungsposition ist eine Position der Nadel 20 in der Richtung der Achslinie C1 in einem Zustand, in welchem der innere Kern 32 mit der Stopper-Anschlagsendfläche 61a in Kontakt steht und in welchem die Ventilöffnungszustand-Ventilkörper-Anschlagsoberfläche 21a mit dem inneren Kern 32 in Kontakt steht.
Ferner ist der Abstand L zwischen Einspritzlöchern in dem Zustand, in welchem die Nadel 20 auf der Sitzoberfläche 11s aufgesetzt ist, das heißt in dem Ventilschließzustand, kleiner als der Spaltabstand H der Einströmmündung. Der Spaltabstand H der Einströmmündung in dem geschlossenen Zustand bzw. dem Schließzustand ist größer als das Maschenintervall Lm des Filters 19. Wie in 10 gezeigt wird, wird der Filter 19 ausgebildet, indem eine Mehrzahl von Drahtstäben 19b verwoben wird. Das Maschenintervall Lm ist der kürzeste Abstand zwischen den Drahtstäben 19b, die zueinander benachbart angeordnet sind. Der Abstand L zwischen Einspritzlöchern ist kleiner als ein Durchmesser der Einströmmündung 11 in. In einem Fall, bei welchem die Einströmmündung 11 in eine Ellipse ist, wird eine kurze Seite der Ellipse als der Durchmesser der Einströmmündung 11 in betrachtet.
Bei dem Kraftstoffdurchlass 11b der zwischen der Innenoberfläche des Einspritzloch-Körpers 11 und der Außenoberfläche der Nadel 20 ausgebildet ist, ist ein stromaufwärtiger Sitzdurchlass Q10 ein Abschnitt auf der stromaufwärtigen Seite der Sitzoberfläche 11s und der Sitzoberfläche 20s, und ein stromabwärtiger Sitzdurchlass Q20 ist ein Abschnitt auf der stromabwärtigen Seite der Sitzoberfläche 11s und der Sitzoberfläche 20s. Der stromabwärtige Sitzdurchlass Q20 weist eine sich verjüngende Kammer Q21 und die Sackkammer Q22 auf.
Wie in 8 gezeigt wird, beinhaltet die sich verjüngende Oberfläche 111 bei der Innenoberfläche des Einspritzloch-Körpers 11 die Sitzoberfläche 11s, bildet einen Teil des stromaufwärtigen Sitzdurchlasses Q10 aus und bildet ferner die ganze sich verjüngende Kammer Q21 aus. Die sich verjüngende Oberfläche 111 liegt in einer linearen Form vor und liegt in einer Form vor, die sich in einer Richtung erstreckt, welche die Achslinie C1 in einem Querschnitt schneidet, welcher die Achslinie C1 beinhaltet. Die sich verjüngende Oberfläche 111 liegt in einer ringförmigen Form vor, wenn diese entlang der Richtung der Achslinie C1 betrachtet wird (vergleiche 7).
Die Körper-Bodenoberfläche 112 ist ein Abschnitt der Innenoberfläche des Einspritzloch-Körpers 11, welcher die Achslinie C1 beinhaltet und die Sackkammer Q22 ausbildet. Die Kopplungsoberfläche 113 ist ein Abschnitt der Innenoberfläche des Einspritzloch-Körpers 11, welcher die Körper-Bodenoberfläche 112 mit der sich verjüngenden Oberfläche 111 verbindet. Die Kopplungsoberfläche 113 liegt in einer linearen Form vor und liegt in einer Form vor, die sich in einer Richtung erstreckt, welche die Achslinie C1 in dem Querschnitt schneidet, welcher die Achslinie C1 beinhaltet. Die Kopplungsoberfläche 113 ist eine ringförmige Form, wenn diese entlang der Richtung der Achslinie C1 betrachtet wird (vergleiche 7). Streng genommen sind eine Grenze zwischen der Kopplungsoberfläche 113 und der sich verjüngenden Oberfläche 111 sowie eine Grenze zwischen der Kopplungsoberfläche 113 und der Körper-Bodenoberfläche 112 in dem Querschnitt gekrümmt, welcher die Achslinie C1 beinhaltet.
Die Ventilkörper-Spitzenendfläche 22 ist eine Oberfläche in der Außenoberfläche der Nadel 20, welche die Sitzoberfläche 20s und einen Abschnitt auf der stromabwärtigen Seite der Sitzoberfläche 20s beinhaltet. Der Nadel-Trennabstand Ha ist der Abstand zwischen der Ventilkörper-Spitzenendfläche 22 und dem Einspritzloch-Körper 11 in der Richtung, in welcher die Nadel 20 abgehoben und aufgesetzt ist, insbesondere ist dieser der Abstand zwischen der Körper-Bodenoberfläche 112 und der Ventilkörper-Spitzenendfläche 22 in der Richtung der Achslinie C1.
Die Ventilkörper-Spitzenendfläche 22 liegt in einer Form vor, die in einer Richtung gekrümmt ist, um sich hin zu der Seite der Körper-Bodenoberfläche 112 zu wölben. Ein Radius einer Krümmung R22 der Ventilkörper-Spitzenendfläche 22 (vergleiche 11) ist über die ganze Ventilkörper-Spitzenendfläche 22 die gleiche. Der Radius einer Krümmung R22 ist kleiner als ein Sitzdurchmesser Ds, welcher ein Durchmesser der Sitzoberfläche 20s an der Sitzposition R1 ist, und dieser ist größer als der Sitzradius.
Die Körper-Bodenoberfläche 112 liegt in einer Form vor, die gekrümmt ist und in einer Richtung hin zu der Ventilkörper-Spitzenendfläche 22 konkav angeordnet ist, das heißt, die Körper-Bodenoberfläche 112 liegt in einer Form vor, die in der gleichen Richtung gekrümmt ist wie die der Ventilkörper-Spitzenendfläche 22. Ein Radius einer Krümmung R112 der Körper-Bodenoberfläche 112 (vergleiche 11) ist über die ganze Körper-Bodenoberfläche 112 die gleiche. Der Radius einer Krümmung R112 der Körper-Bodenoberfläche 112 ist größer als der Radius einer Krümmung R22 der Ventilkörper-Spitzenendfläche 22. Daher nimmt der Nadel-Trennabstand Ha in der Richtung entlang der radialen Richtung ausgehend von einem peripheren Rand des zentralen virtuellen Einströmkreises R2 hin zu der Achslinie C1 kontinuierlich ab.
Bei einer Körper-Außenoberfläche 114, welche eine Außenoberfläche des Einspritzloch-Körpers 11 ist, ist eine Mittelregion 114a der Außenoberfläche eine Region eines Abschnitts, der in der radialen Richtung näher an der Achslinie C1 angeordnet ist als die Ausströmmündung 11 out (vergleiche 12). Die Mittelregion 114a der Außenoberfläche liegt in einer Form vor, die in der gleichen Richtung gekrümmt ist wie die der Körper-Bodenoberfläche 112. Der Radius einer Krümmung der Mittelregion 114a der Außenoberfläche ist über die ganze Mittelregion 114a der Außenoberfläche die gleiche. Der Radius einer Krümmung der Mittelregion 114a der Außenoberfläche ist größer als der Radius einer Krümmung R112 der Körper-Bodenoberfläche 112 unter der Bedingung, dass der Mittelpunkt des Radius der Krümmung sich an der gleichen Position befindet. Eine Dicke der Körper-Außenoberfläche 114 ist in der Mittelregion 114a der Außenoberfläche einheitlich. Das heißt, eine Länge der Körper-Außenoberfläche 114 in der Richtung entlang der radialen Richtung einer Krümmung ist in der Mittelregion 114a der Außenoberfläche einheitlich.
Eine Oberflächenrauigkeit eines Abschnitts des Einspritzloch-Körpers 11, welcher den Kraftstoffdurchlass 11b ausbildet, ist rauer als eine Oberflächenrauigkeit von Abschnitten des Einspritzloch-Körpers 11, welcher die Einspritzlöcher 11a ausbildet. Genauer gesagt ist die Oberflächenrauigkeit der Körper-Bodenoberfläche 112 rauer als die Oberflächenrauigkeit der Innenwandoberflächen der Einspritzlöcher 11a. Die Einspritzlöcher 11a sind durch Laserbearbeitung ausgebildet. Im Gegensatz dazu wird die Innenoberfläche des Einspritzloch-Körpers 11 durch Schneiden ausgebildet.
Ein virtueller Kreis steht mit Abschnitten der peripheren Ränder der Mehrzahl von Einströmmündungen 11 in in Kontakt, welche am nächsten zu der Achslinie C1 in der radialen Richtung angeordnet sind. Der virtuelle Kreis ist auf der Achslinie C1 zentriert. Ein virtueller Zylinder wird ausgebildet, indem der virtuelle Kreis sich entlang der Richtung der Achslinie C1 gerade von der Körper-Bodenoberfläche 112 hin zu der Ventilkörper-Spitzenendfläche 22 erstreckt. Ein zentrales zylindrisches Volumen V1 ist ein Volumen eines Abschnitts des Kraftstoffdurchlasses 11b, das durch den virtuellen Zylinder, die Körper-Bodenoberfläche 112 und die Spitzenendfläche 22 des Ventilkörpers umgeben ist (vergleiche 7). Zusätzlich ist eine virtuelle Region eine Region, die durch Geraden umgeben ist, die jeweils Abschnitte der peripheren Ränder der Mehrzahl von Einströmmündungen 11 in verbinden, die am nächsten zu der Achslinie C1 in der radialen Richtung angeordnet sind. Ein Mittelvolumen V1 ist ein Volumen, das ausgebildet wird, indem sich die virtuelle Region entlang der Richtung der Achslinie C1 ausgehend von dem Einspritzloch-Körper 11 hin zu der Nadel 20 erstreckt. Sowohl das zentrale zylindrische Volumen V1 als auch das Mittelvolumen V1 beinhalten kein Volumen V2a der Einspritzlöcher 11a.
Der virtuelle Kreis gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein virtueller eingeschriebener bzw. Inkreis R4, der bei der Mehrzahl von Einströmmündungen 11 in eingeschrieben ist. Zusätzlich ist ein stromabwärtiges Sitzvolumen V3 ein Volumen aller Abschnitte des Kraftstoffdurchlasses 11b auf der stromabwärtigen Seite der Sitzoberfläche 11s, das heißt ein Volumen des stromabwärtigen Sitzdurchlasses Q20 (vergleiche 8). Wie vorstehend beschrieben weist der stromabwärtige Sitzdurchlass Q20 die sich verjüngende Kammer Q21 und die Sackkammer Q22 auf. Daher ist ein Volumen aller Abschnitte des Kraftstoffdurchlasses 11b auf der stromabwärtigen Seite der Sitzoberfläche 11s ein Volumen einer Kombination des Volumens der sich verjüngenden Kammer Q21 und des Volumens der Sackkammer Q22. Das Mittelvolumen V1, das zentrale zylindrische Volumen V1a und das stromabwärtige Sitzvolumen V3 verändern sich gemäß dem Hubbetrag L2 der Nadel 20 und werden maximal, wenn der Hubbetrag L2 maximal ist.
Ein Gesamtvolumen V2 des Einspritzlochs ist eine Gesamtsumme der Volumen V2a der Mehrzahl von Einspritzlöchern 11a. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind zehn Einspritzlöcher 11a ausgebildet und die Volumen V2a aller Einspritzlöcher 11a sind die gleichen. Daher fällt ein Wert, der 10-mal so groß ist wie das Volumen V2a eines Einspritzlochs 11a, mit dem Gesamtvolumen V2 des Einspritzlochs zusammen. Das Volumen V2a des Einspritzlochs 11a entspricht einem Volumen der Region zwischen der Einströmmündung 11 in und der Ausströmmündung 11 out des Einspritzlochs 11a. Das Volumen V2a des Einspritzlochs 11a kann ausgehend von einem tomographischen Bild des Einspritzloch-Körpers 11 berechnet werden, das erhalten wird, indem dieses zum Beispiel mit Röntgenstrahlen bestrahlt wird. Auf ähnliche Weise können andere Volumen, die bei der vorliegenden Ausführungsform definiert sind, ausgehend von dem tomographischen Bild berechnet werden.
Das Gesamtvolumen V2 des Einspritzlochs ist größer als das Mittelvolumen V1 in dem Zustand, in welchem die Nadel 20 auf die Sitzoberfläche 11s aufgesetzt wird, und ist größer als das Mittelvolumen V1 in dem Zustand, in welchem die Nadel 20 am weitesten von der Sitzoberfläche 11s entfernt angeordnet ist (das heißt, in dem Vollhubzustand). Zusätzlich ist das Gesamtvolumen V2 des Einspritzlochs größer als das stromabwärtige Sitzvolumen V3 in dem Aufsitzzustand und größer als das stromabwärtige Sitzvolumen V3 in dem Vollhubzustand. Ähnlich wie das Mittelvolumen V1 ist das zentrale zylindrische Volumen V1a kleiner als das Gesamtvolumen V2 des Einspritzlochs bei sowohl dem Vollhubzustand als auch dem Aufsitzzustand.
Ein gestrichelter Abschnitt in 12 entspricht einem säulenförmigen Raum (einer Region direkt über dem Einspritzloch) in dem Kraftstoffdurchlass 11b der sich ausgehend von der Einströmmündung 11 in entlang der Richtung der Achslinie C1 gerade erstreckt. In dem Kraftstoffdurchlass 11b ist ein Volumen direkt über einem Einspritzloch V4a ein Volumen in der Region direkt über jedem Einspritzloch. Ein Gesamtvolumen direkt über Einspritzlöchern V4 ist eine Gesamtsumme der Volumen direkt über den Einspritzlöchern V4a der Mehrzahl von Einspritzlöchern 11a. Das Gesamtvolumen direkt über den Einspritzlöchern V4 ist größer als das Mittelvolumen V1. Das zentrale zylindrische Volumen V1 ist auf die gleiche Weise wie das Mittelvolumen V1 ebenfalls kleiner als das Gesamtvolumen direkt über den Einspritzlöchern V4.
Eine gesamte periphere Länge L5 ist eine Gesamtsumme von peripheren Längen L5a der Einströmmündungen 11 in der Mehrzahl von Einspritzlöchern 11a (vergleiche 7). Bei der vorliegenden Ausführungsform sind zehn Einspritzlöcher 11a vorgesehen und die peripheren Längen L5a aller Einspritzlöcher 11a sind im Wesentlichen die gleichen. Daher fällt ein Wert, der zehnmal so groß ist wie die periphere Länge L5a eines Einspritzlochs 11a, mit der gesamten peripheren Länge L5 zusammen. Ein virtueller Kreis steht mit den Abschnitten der Umfangsränder der Mehrzahl von Einströmmündungen 11in in Kontakt, die am nächsten zu der Achslinie C1 in der radialen Richtung angeordnet sind, und ist auf der Achslinie C1 zentriert. Eine virtuelle periphere Länge L6 ist die periphere Länge des virtuellen Kreises. Das heißt, die virtuelle periphere Länge L6 ist die periphere Länge des vorstehend beschriebenen virtuellen Inkreises R4. Die gesamte periphere Länge L5 ist größer als die virtuelle periphere Länge L6.
Eine Tangentialrichtung der Ventilkörper-Spitzenendfläche 22 an der Sitzposition R1 ist die gleiche wie eine Tangentialrichtung der sich verjüngenden Oberfläche 111 an der Sitzposition R1 Die Ventilkörper-Spitzenendfläche 22 liegt in einer gekrümmten Form in dem Querschnitt vor, welcher die Achslinie C1 beinhaltet. Im Gegensatz dazu liegt die sich verjüngende Oberfläche 111 in einer linearen Form in dem Querschnitt vor, welcher die Achslinie C1 beinhaltet. Ein Aufsitzwinkel θ ist ein Scheitelwinkel an einem Scheitel, an welchem Erstreckungslinien der sich verjüngenden Oberfläche 111 einander schneiden (vergleiche 11). Mit anderen Worten ist die Sitzoberfläche 11s eine kegelförmige Oberfläche, die durch die zwei Geraden in dem Querschnitt dargestellt wird. Ein Winkel, der durch diese zwei Geraden ausgebildet wird, ist der Aufsitzwinkel θ. Der Aufsitzwinkel θ ist auf einen Winkel von 90 Grad oder weniger eingestellt, genauer gesagt auf einen Winkel, der kleiner ist als 90 Grad. Bei dem Querschnitt, welcher die Achslinie C1 beinhaltet, beträgt der Schnittwinkel zwischen der sich verjüngenden Oberfläche 111 und der Achslinie C1 die Hälfte (θ/2) des Aufsitzwinkels θ. Dieser Schnittwinkel ist größer als ein Schnittwinkel zwischen der Kopplungsoberfläche 113 und der Achslinie C1 in dem Querschnitt, der die Achslinie C1 beinhaltet.
Eine Fläche bzw. ein Bereich einer Ebene in dem Einspritzloch 11a, welche senkrecht zu der Achslinie C2 des Einspritzlochs 11a verläuft, ist als eine Durchlass-Querschnittsfläche definiert. Eine Gesamtsumme der Durchlass-Querschnittsflächen der Mehrzahl von Einspritzlöchern 11a ist als ein Gesamtbereich des Einspritzlochs definiert. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Form des Einspritzlochs 11a ungeachtet der Position in der Richtung der Achslinie C2 die gleiche, um die gleiche Querschnittsfläche aufzuweisen. In einem Fall, bei welchem die Form des Einspritzlochs 11a eine Form ist, die abhängig von der Position in der Richtung der Achslinie C2 eine unterschiedliche Durchlass-Querschnittsfläche aufweisen soll, ist eine Gesamtsumme dieser minimalen Querschnittsflächen der Durchlässe als der Gesamtbereich des Einspritzlochs definiert.
Ferner ist eine Querschnittsfläche bzw. -bereich eines ringförmigen Durchlasses auf der Sitzoberfläche 11s in dem Kraftstoffdurchlass 11b in einem Zustand, in welchem die Nadel 20 in der beweglichen Spanne der Nadel 20 an der Position angeordnet ist, die am weitesten von der Sitzoberfläche 11s entfernt angeordnet ist, das heißt, in welchem die Nadel 20 in dem Vollhubzustand vorliegt, als der ringförmige Sitzbereich definiert. Der ringförmige Sitzbereich ist ein Bereich eines Schnitts, welcher ausgebildet wird, indem eine gedachte Linie in einer ringförmigen Form um die Achse C1 verlängert wird. Die gedachte Linie ist eine Linie zwischen einem Punkt der sich verjüngenden Oberfläche 111, welche durch die Sitzposition R1 durchtritt, und der Ventilkörper-Spitzenendfläche 22, und diese nimmt dazwischen den kürzesten Abstand ein.
Die vorstehend beschriebene gedachte Linie, welche den kürzesten Abstand einnimmt, wird kürzer und der ringförmige Sitzbereich wird kleiner, so wie der Aufsitzwinkel θ erhöht wird, wobei der Sitzdurchmesser Ds gleich beibehalten wird. Im Gegensatz dazu wird die vorstehend beschriebene gedachte Linie, welche den kürzesten Abstand einnimmt, länger und der ringförmige Sitzbereich wird größer, so wie der Aufsitzwinkel θ verringert wird, wobei der Sitzdurchmesser Ds gleich beibehalten wird. Der Aufsitzwinkel θ ist so eingestellt, dass der ringförmige Sitzbereich größer ist als der Gesamtbereich des Einspritzlochs.
Betriebseffekt
Wenn die Nadel 20, die den Ventilschließbetrieb durchführt, mit der Sitzoberfläche 11s zusammenstößt und darauf abprallt, kann unter der Annahme, dass die Nadel 20 ein Massenpunkt ist, der mit der Sitzoberfläche 11s zusammenstößt, der Aufsitzwinkel θ wie untenstehend beschrieben werden. Wenn der Aufsitzwinkel θ größer als 90 Grad ist, verläuft eine Bewegungsrichtung des Massenpunkts, welcher den Impuls nach einem Zusammenstoß aufweist, in Hinblick auf die horizontale Richtung nach oben (in der Richtung der Ventilöffnung). Wenn der Aufsitzwinkel θ kleiner als 90 Grad ist, verläuft die Bewegungsrichtung des Massenpunkts, welcher den Impuls nach dem Zusammenstoß aufweist, in Hinblick auf die horizontale Richtung nach unten (in der Richtung der Ventilschließung). Mit Fokus auf dieses Problem ist der Aufsitzwinkel θ bei der vorliegenden Ausführungsform auf 90 Grad oder weniger eingestellt. Aus diesem Grund ermöglicht die Konfiguration einzuschränken, dass die Nadel 20, die mit der Sitzoberfläche 11s zusammengestoßen ist, hin zu der Ventilöffnungsseite abprallt. Daher kann das Abprallen der Nadel 20 reduziert werden.
Ferner ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Ventilkörper-Spitzenendfläche 22 der Außenoberfläche der Nadel 20 eine Oberfläche, welche die Sitzposition R1 beinhaltet. Die Ventilkörper-Spitzenendfläche 22 ist in der Richtung gekrümmt, um sich hin zu der Körper-Bodenoberfläche 112 zu wölben. Aus diesem Grund kann der Oberflächenkontaktbereich der Ventilkörper-Spitzenendfläche 22 verglichen mit einem Fall, bei welchem sich verjüngende Oberflächen, die jeweils unterschiedliche Verjüngungswinkel aufweisen, an der Sitzposition R1 derart miteinander verbunden sind, dass diese in einer nicht-gekrümmten Form vorliegen, vergrößert werden, wenn die Nadel 20 und der Einspritzloch-Körper 11 elastisch verformt werden und miteinander in Oberflächenkontakt kommen. Aus diesem Grund ermöglicht gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Konfiguration, bei welcher die Ventilkörper-Spitzenendfläche 22 die gekrümmte Form aufweist, dass eine Dichteigenschaft zwischen der Sitzoberfläche 20s und der Sitzoberfläche 11s gesteigert wird. Daher ermöglicht es die Konfiguration, eine Möglichkeit zu reduzieren, dass der Kraftstoff aus dem stromaufwärtigen Sitzdurchlass Q10 zu dem stromabwärtigen Sitzdurchlass Q20 ausleckt, wenn das Ventil geschlossen ist.
Ferner ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Filter 19 vorgesehen, welcher Fremdstoffe einfängt, die in dem Kraftstoff enthalten sind, der in den Kraftstoffdurchlass 11b strömt. Der Durchmesser eines Abschnitts des Einspritzlochs 11a, an welchem dessen Durchlass-Querschnittsfläche minimal ist, ist größer als das Maschenintervall Lm des Filters 19. Die Durchlass-Querschnittsfläche ist ein Bereich eines Querschnitts, der senkrecht zu der Achslinie C2 vorgenommen wurde. Gemäß der vorstehenden Konfiguration ist es wahrscheinlich, dass die Fremdstoffe, welche durch den Filter 19 durchgetreten sind, kleiner sind als das Maschenintervall Lm. Der Durchmesser des Einspritzlochs 11a ist größer als das Maschenintervall Lm und daher kann ein Problem, dass die Fremdstoffe das Einspritzloch 11a verstopfen würden, reduziert werden.
Ferner ist die Gesamtsumme der Durchlass-Schnittflächen bzw. -bereiche der Mehrzahl von Einspritzlöchern 11a bei der vorliegenden Ausführungsform als der Gesamtbereich des Einspritzlochs definiert. Die Querschnittsfläche des ringförmigen Durchlasses, welcher sich auf der Sitzoberfläche 11s in dem Kraftstoffdurchlass 11b befindet, wenn dieser in dem Vollhubzustand vorliegt, ist als der ringförmige Sitzbereich definiert. So wie der Aufsitzwinkel θ kleiner wird, wird der ringförmige Sitzbereich größer, wie vorstehend beschrieben wird. Der Aufsitzwinkel θ ist so eingestellt, dass der ringförmige Sitzbereich größer ist als der Gesamtbereich des Einspritzlochs. Daher wird der Aufsitzwinkel θ zusätzlich dazu, dass der Aufsitzwinkel θ 90 Grad oder weniger beträgt, so reduziert, dass der ringförmige Sitzbereich größer ist als der Gesamtbereich des Einspritzlochs. Diese Konfiguration ermöglicht es, die Abprallreduzierung der Nadel 20 zu fördern.
Wie vorstehend beschrieben würde der Kraftstoff in dem stromabwärtigen Sitzdurchlass Q20 durch dessen Trägheit unmittelbar nach der Ventilschließung aus der Ausströmmündung 11 out strömen und nachfolgend würde der Kraftstoff durch dessen eigenes Gewicht aus der Ausströmmündung 11 out auslecken. Folglich wird berücksichtigt, dass der ausleckende Kraftstoff an der Körper-Außenoberfläche 114 anhaften würde und sich als eine Ablagerung ansammeln würde. Angesichts des vorstehenden Problems kann die Menge des Kraftstoffs, der auslecken soll, reduziert werden, indem das Volumen des stromabwärtigen Sitzdurchlasses Q20 reduziert wird, um den Spaltabstand H der Einströmmündung zu reduzieren. Folglich kann die Leckagemenge reduziert werden, sodass eine Ablagerungsentwicklung reduziert werden kann.
Andererseits unterscheiden sich die Strömungsrichtungen des Kraftstoffs in dem stromaufwärtigen Sitzdurchlass Q10 und der Kraftstoff in der sich verjüngenden Kammer Q21 stark von der Strömungsrichtung des Kraftstoffs in den Einspritzlöchern 11a. Daher verändert sich die Strömungsrichtung des Kraftstoffs abrupt (wird umgelenkt), wenn der Kraftstoff ausgehend von der Sackkammer Q22 in die Einströmmündungen 11 in strömt. Unter der Annahme, dass der Spaltabstand H der Einströmmündung reduziert wird, um die Leckagemenge zu reduzieren, wird die abrupte Veränderung (Umlenkung) in der Strömungsrichtung gefördert. Folglich wird eine Zunahme eines Druckverlusts gefördert. Mit anderen Worten verursacht eine Reduzierung hinsichtlich des Spaltabstands H der Einströmmündung, um die Kraftstoffleckagemenge zu reduzieren, einen Konflikt mit einer Reduzierung hinsichtlich des Druckverlusts.
Bei diesem Beispiel verändert, wie vorstehend beschrieben, der Kraftstoff, der um die Sitzposition R1 durchtritt und in den stromabwärtigen Sitzdurchlass Q20 strömt, dessen Kraftstoffrichtung zu der Richtung, welche durch den Pfeil Y3 in den 6 und 7 angegeben wird, und der Kraftstoff strömt in die Einströmmündungen 11 in. Wie vorstehend beschrieben wird, kann der Kraftstoff, der in den stromabwärtigen Sitzdurchlass Q20 strömt, grob in einen longitudinal bzw. längs einströmenden Kraftstoff Y3a und einen lateral bzw. seitlich einströmenden Kraftstoff Y3b eingeteilt werden, die in 7 gezeigt werden. Der längs einströmende Kraftstoff Y3a strömt von der Sitzoberfläche 11s über den kürzesten Abstand hin zu der Einströmmündung 11 in. Der seitlich einströmende Kraftstoff Y3b strömt ausgehend von der Sitzoberfläche 11s hin zu dem Abschnitt (Abschnitt 112a zwischen Einspritzlöchern) zwischen den zwei benachbarten Einströmmündungen 11in der Einspritzlöcher 11a. Der seitlich einströmende Kraftstoff Y3b strömt nachfolgend, indem sich die Richtung von der Richtung hin zu dem Abschnitt 112a zwischen Einspritzlöchern zu der Richtung hin zu der Einströmmündung 11 in ändert.
Bei sowohl dem längs einströmenden Kraftstoff Y3a als auch dem seitlich einströmenden Kraftstoff Y3b nimmt der Druckverlust zu, so wie der Spaltabstand H der Einströmmündung abnimmt, um das Volumen des stromabwärtigen Sitzdurchlasses Q20 zu reduzieren. Wie bei dem seitlich einströmenden Kraftstoff Y3b kann die Erhöhung hinsichtlich des Druckverlusts abgeschwächt werden, indem der Abstand L zwischen Einspritzlöchern reduziert wird. Daher kann aufgrund der Reduzierung des Spaltabstands H der Einströmmündung eine Erhöhung hinsichtlich des Druckverlusts abgeschwächt werden, indem der Abstand L zwischen Einspritzlöchern reduziert wird.
Die Abschwächung wird unter Bezugnahme auf die 13 bis 15 detailliert beschrieben werden. Die 13 bis 15 zeigen schematische Ansichten, welche Querschnitte des Einspritzloch-Körpers 11 und der Nadel 20 zeigen, die entlang einer gekrümmten Oberfläche vorgenommen worden sind. Die gekrümmte Oberfläche verläuft parallel zu der Achslinie C1 und beinhaltet den zentralen virtuellen Einströmkreis R2 und den zugewandten virtuellen Kreis R3. Pfeile in den 13 bis 15 zeigen die Strömungsrichtungen des Kraftstoffs in dem Ventilöffnungszustand. Bei einem ersten Vergleichsbeispiel, das in 13 gezeigt wird, ist der Spaltabstand H der Einströmmündung größer als der bei der vorliegenden Ausführungsform. Daher ist das Volumen des stromabwärtigen Sitzdurchlasses Q20 größer und die Kraftstoffmenge, die aus den Einspritzlöchern 11a ausleckt, unmittelbar nachdem das Ventil geschlossen worden ist, ist größer. Bei einem zweiten Vergleichsbeispiel, das in 14 gezeigt wird, wird der Spaltabstand H der Einströmmündung verglichen mit dem ersten Vergleichsbeispiel reduziert. Im Ergebnis wird das Volumen des stromabwärtigen Sitzdurchlasses Q20 reduziert und die Menge einer Kraftstoffleckage unmittelbar nachdem das Ventil geschlossen worden ist, kann verglichen mit dem ersten Vergleichsbeispiel reduziert werden.
Ein Vektor, der in einer rechten Spalte der Figur gezeigt wird, stellt eine Strömungsgeschwindigkeit des seitlich einströmenden Kraftstoffs Y3b als einen Vektor dar. Der Strömungsgeschwindigkeits-Vektor des seitlich einströmenden Kraftstoffs Y3b kann in eine seitliche bzw. Querkomponente Y3bx, welche eine Komponente ist, die senkrecht zu der Achslinie C1 verläuft, und eine longitudinale bzw. Längskomponente Y3by, welche eine Komponente ist, die parallel zu der Achslinie C1 verläuft, zerlegt werden. Ein Einströmwinkel θ2 ist ein Winkel des Strömungsgeschwindigkeits-Vektors des seitlich einströmenden Kraftstoffs Y3b in Hinblick auf die Achslinie C1. Je größer ein Verhältnis der Längskomponente Y3by zu der Querkomponente Y3bx ist, desto kleiner ist der Einströmwinkel θ2. Wie in der rechten Spalte von 14 gezeigt wird, kann die Kraftstoffleckagemenge reduziert werden, indem nur der Spaltabstand H der Einströmmündung reduziert wird, allerdings wird der Einströmwinkel θ2 größer, und daher wird der Druckverlust groß.
Bei der vorliegenden Ausführungsform, die sich auf die vorstehenden Probleme fokussiert, wie in 15 gezeigt wird, ist der Spaltabstand H der Einströmmündung derart eingestellt, dass dieser kleiner ist als der des ersten Vergleichsbeispiels, und der Abstand L zwischen Einspritzlöchern ist derart eingestellt, dass dieser kleiner ist als der Spaltabstand H der Einströmmündung. Der Spaltabstand H der Einströmmündung gemäß dem ersten Vergleichsbeispiel ist der gleiche wie der Abstand L zwischen Einspritzlöchern. Der Spaltabstand H der Einströmmündung gemäß dem zweiten Vergleichsbeispiel ist kleiner als der Abstand L zwischen Einspritzlöchern.
Wie vorstehend beschrieben ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Abstand L zwischen Einspritzlöchern kleiner als der Spaltabstand H der Einströmmündung. Daher kann der Druckverlust des seitlich einströmenden Kraftstoffs Y3b verglichen mit dem Fall, bei welchem der Abstand L zwischen Einspritzlöchern größer ist als der Spaltabstand H der Einströmmündung, abgeschwächt werden. Daher kann die Erhöhung des Druckverlusts, der verursacht wird, indem der Spaltabstand H der Einströmmündung reduziert wird, abgeschwächt werden, während das Volumen des stromabwärtigen Sitzdurchlasses Q20 reduziert wird, indem der Spaltabstand H der Einströmmündung reduziert wird. Das heißt, die vorliegende Ausführungsform ermöglicht es, sowohl die Reduzierung hinsichtlich der Kraftstoffleckagemenge durch Reduzieren des Volumens des stromabwärtigen Sitzdurchlasses Q20 als auch die Reduzierung hinsichtlich des Druckverlusts durch Reduzieren des Abstands L zwischen Einspritzlöchern zu erzielen.
Zusätzlich nimmt die Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs, der ausgehend von der Sackkammer Q22 in die Einspritzlöcher 11a strömt, zu, so wie der Druckverlust reduziert wird, wie vorstehend beschrieben wird. Diese Konfiguration ermöglicht es ebenfalls, Fremdstoffe, die in dem Kraftstoff enthalten sind, darin einzuschränken, in der Sackkammer Q22 zu bleiben und eine Eigenschaft zum Abführen bzw. Abführeigenschaft von Fremdstoffen aus den Einspritzlöchern 11a zu steigern. Zusätzlich kann der Restkraftstoff reduziert werden, indem das Volumen des stromabwärtigen Sitzdurchlasses Q20 reduziert wird. Daher kann eine Abführeigenschaft des Restkraftstoffs bei der Reduzierung hinsichtlich des Druckverlusts gesteigert werden, indem der Abstand L zwischen Einspritzlöchern reduziert wird.
Ferner ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Abstand L zwischen Einspritzlöchern in dem Zustand, in welchem die Nadel 20 auf der Sitzoberfläche 11s aufgesetzt ist, kleiner als der Spaltabstand H der Einströmmündung. Aus diesem Grund wird in dem Aufsitzzustand der Einströmwinkel θ2 des seitlich einströmenden Kraftstoffs Y3b kleiner als der in dem Fall, bei welchem der Abstand L zwischen Einspritzlöchern größer ist als der Spaltabstand H der Einströmmündung. Daher kann der Effekt einer Abschwächung der Erhöhung hinsichtlich des Druckverlusts des seitlich einströmenden Kraftstoffs Y3b gefördert werden.
Ferner gehört gemäß der vorliegenden Ausführungsform der virtuelle Kreis, der mit den Abschnitten der peripheren Ränder der Mehrzahl von Einströmmündungen 11 in in Kontakt steht, die am nächsten zu der Achslinie C1 angeordnet sind, und der auf der Achslinie C1 zentriert ist, zu dem virtuellen Zylinder, der sich gerade entlang der Richtung der Achslinie C1 ausgehend von der Einströmmündung 11 in hin zu der Nadel 20 erstreckt. Das Volumen des Raums, der durch den virtuellen Zylinder in dem Kraftstoffdurchlass 11b umgeben ist, ist als das Mittelvolumen V1 definiert. Das Gesamtvolumen der Mehrzahl an Einspritzlöchern 11a ist als das Gesamtvolumen V2 des Einspritzlochs definiert. Das Gesamtvolumen V2 des Einspritzlochs ist derart eingestellt, dass dieses größer ist als das Mittelvolumen V1.
Aus diesem Grund kann verglichen mit dem Fall, bei welchem das Gesamtvolumen V2 des Einspritzlochs derart eingestellt ist, dass dieses kleiner ist als das Mittelvolumen V1, eine Strömungsrate der Hauptströmung erhöht werden. Zusätzlich kann verglichen mit dem Fall, bei welchem das Gesamtvolumen V2 des Einspritzlochs derart eingestellt ist, dass dieses kleiner ist als das Mittelvolumen V1, die Menge eines Kraftstoffs, der kaum zu der Hauptströmung angezogen wird, reduziert werden. Im Ergebnis ermöglicht die Konfiguration es, den Restkraftstoff zu reduzieren, der nicht mit einer hohen Strömungsgeschwindigkeit zusammen mit der Hauptströmung rasch aus den Einspritzlöchern 11a ausgestoßen bzw. ausgesprüht werden kann. Daher kann der Kraftstoff, der an der äußeren Körperoberfläche 114 und der Innenoberfläche des Einspritzlochs 11a anhaftet, reduziert werden. Zusätzlich kann die Ablagerung darin eingeschränkt werden, sich auf der Körper-Außenoberfläche 114 zu entwickeln bzw. zu bilden.
Ferner ist das Gesamtvolumen V2 des Einspritzlochs gemäß der vorliegenden Ausführungsform derart eingestellt, dass dieses größer ist als das Mittelvolumen V1 in dem Zustand, in welchem die Nadel 20 von der Sitzoberfläche 11s abgehoben wird, und ist an der Position angeordnet, die in der beweglichen Spanne der Nadel 20 am weitesten entfernt angeordnet ist, das heißt die Nadel 20 ist an der Vollhubposition angeordnet. Aus diesem Grund kann verglichen mit dem Fall, bei welchem das Gesamtvolumen V2 des Einspritzlochs derart eingestellt ist, dass dieses kleiner ist als das Mittelvolumen V1 in dem Vollhubzustand, die Strömungsrate der Hauptströmung weiter erhöht werden. Zusätzlich kann die Kraftstoffmenge, welche kaum zu der Hauptströmung angezogen wird, weiter reduziert werden. Somit kann die Abführeigenschaft des Restkraftstoffs weiter gesteigert werden.
Ferner ist das Gesamtvolumen V2 des Einspritzlochs gemäß der vorliegenden Ausführungsform derart eingestellt, dass dieses größer ist als das stromabwärtige Sitzvolumen V3 in dem Ventilschließzustand. Aus diesem Grund kann verglichen mit dem Fall, bei welchem das Gesamtvolumen V2 des Einspritzlochs derart eingestellt ist, dass dieses kleiner ist als das stromabwärtige Sitzvolumen V3, die Strömungsrate der Hauptströmung weiter erhöht werden. Zusätzlich kann die Kraftstoffmenge, welche kaum zu der Hauptströmung angezogen wird, weiter reduziert werden. Somit kann die Abführeigenschaft des Restkraftstoffs weiter gesteigert werden.
Ferner ist das Gesamtvolumen V2 des Einspritzlochs gemäß der vorliegenden Ausführungsform derart eingestellt, dass dieses größer ist als das stromabwärtige Sitzvolumen V3 in dem Zustand, in welchem die Nadel 20 von der Sitzoberfläche 11s abgehoben wird, und ist an der Position angeordnet, die in der beweglichen Spanne der Nadel 20 am weitesten entfernt angeordnet ist, das heißt die Nadel 20 ist an der Vollhubposition angeordnet. Aus diesem Grund kann verglichen mit dem Fall, bei welchem das Gesamtvolumen V2 des Einspritzlochs derart eingestellt ist, dass dieses kleiner ist als das stromabwärtige Sitzvolumen V3 in dem Vollhubzustand, die Strömungsrate der Hauptströmung weiter erhöht werden. Zusätzlich kann die Kraftstoffmenge, welche kaum zu der Hauptströmung angezogen wird, weiter reduziert werden. Somit kann die Abführeigenschaft des Restkraftstoffs weiter gesteigert werden.
Ferner ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Gesamtvolumen direkt über den Einspritzlöchern V4, welches das Gesamtvolumen der Volumen direkt über den Einspritzlöchern V4a ist, derart eingestellt, dass dieses größer ist als das Mittelvolumen V1 in dem Zustand, in welchem die Nadel 20 auf die Sitzoberfläche 11s aufgesetzt wird, das heißt in dem Ventilschließzustand. Aus diesem Grund kann verglichen mit dem Fall, bei welchem das Gesamtvolumen direkt über den Einspritzlöchern V4 derart eingestellt ist, dass dieses kleiner ist als das Mittelvolumen V1 in dem Ventilschließzustand, die Strömungsrate der Hauptströmung weiter erhöht werden. Daher kann die Kraftstoffmenge, welche kaum zu der Hauptströmung angezogen wird, weiter reduziert werden. Somit kann die Abführeigenschaft des Restkraftstoffs gesteigert werden.
Ferner ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Gesamtsumme der peripheren Längen L5a der Mehrzahl von Einströmmündungen 11 in als die gesamte periphere Länge L5 definiert. Der virtuelle Kreis steht mit den Abschnitten der peripheren Ränder der Mehrzahl von Einströmmündungen 11 in in Kontakt, welche am nächsten zu der Achslinie C1 angeordnet sind. Der virtuelle Kreis ist auf der Achslinie C1 zentriert. Die periphere Länge des virtuellen Kreises ist als die virtuelle periphere Länge L6 definiert. Die gesamte periphere Länge L5 ist derart eingestellt, dass diese größer ist als die virtuelle periphere Länge L6. Aus diesem Grund kann verglichen mit dem Fall, bei welchem die gesamte periphere Länge L5 derart eingestellt ist, dass diese kleiner ist als die virtuelle periphere Länge L6, die Strömungsrate der Hauptströmung weiter erhöht werden. Daher kann die Kraftstoffmenge, welche kaum zu der Hauptströmung angezogen wird, weiter reduziert werden. Somit kann die Abführeigenschaft des Restkraftstoffs gesteigert werden.
Ferner ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Mehrzahl von Einspritzlöchern 11a an gleichen Intervallen auf dem konzentrischen Kreis um die Achslinie C1 herum platziert, wenn diese entlang der Richtung der Achslinie C1 betrachtet werden. Mit anderen Worten sind die Abstände L zwischen Einspritzlöchern für alle Einspritzlöcher 11a gleich. Aus diesem Grund ermöglicht die Konfiguration es, die einheitliche Kraftstoffströmung in alle Einspritzlöcher 11a zu fördern. Daher kann der Druckverlust, der verursacht wird, wenn der Kraftstoff ausgehend von der Sackkammer Q22 in die Einströmmündungen 11 in strömt, reduziert werden.
Ferner ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Abstand L zwischen Einspritzlöchern kleiner als der Durchmesser (kurze Seitenlänge) der Einströmmündungen 11 in. Aus diesem Grund wird der Einströmwinkel θ2 des seitlich einströmenden Kraftstoffs Y3b kleiner als der in einem Fall, bei welchem der Abstand L zwischen Einspritzlöchern größer ist als der Durchmesser der Einströmmündungen 11 in. Daher ermöglicht die Konfiguration es, den Effekt einer Reduzierung der Erhöhung hinsichtlich des Druckverlusts des seitlich einströmenden Kraftstoffs Y3b zu fördern.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die Oberflächenrauigkeit des Abschnitts des Einspritzloch-Körpers 11, der den Kraftstoffdurchlass 11b ausbildet, rauer als die Oberflächenrauigkeit des Abschnitts, der die Innenwandoberfläche des Einspritzlochs 11a ausbildet. Aus diesem Grund kann ein Druckverlust des Kraftstoffs, der durch das Einspritzloch 11a strömt, reduziert werden, und die Strömungsgeschwindigkeit kann verglichen mit dem Fall, bei welchem sowohl der Kraftstoffdurchlass 11b als auch das Einspritzloch 11a derart eingestellt sind, dass diese die gleiche Oberflächenrauigkeit aufweisen, erhöht werden. Bei der Konfiguration strömt der Kraftstoff, der in dem Volumen direkt über dem Einspritzloch V4a vorliegt, um dadurch zu ermöglichen, dass die Hauptströmung in der Sackkammer Q22 beschleunigt wird. Somit kann der Betrieb zum Anziehen des Kraftstoffs um die Hauptströmung hin zu der Hauptströmung gesteigert werden. Diese Konfiguration ermöglicht, dass die Abführeigenschaft des Restkraftstoffs gesteigert wird. Daher kann der Kraftstoff in der Sackkammer Q22 rasch abgeführt werden, unmittelbar nachdem das Ventil geschlossen worden ist. Somit kann die Abführeigenschaft der Fremdstoffe, die in der Sackkammer Q22 bleiben, gefördert werden.
Ferner beinhaltet das Kraftstoffeinspritzsystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Steuervorrichtung 90, welche den Kraftstoffeinspritzzustand ausgehend von den Einspritzlöchern 11a steuert, indem diese den Zustand steuert, in welchem die Nadel 20 von der Sitzoberfläche 11s abgehoben wird und auf diese aufgesetzt wird. Das Kraftstoffeinspritzsystem beinhaltet ferner das Kraftstoffeinspritzventil 1. Die Steuervorrichtung 90 beinhaltet die Steuereinheit 91 einer mehrstufigen Einspritzung, welche das Kraftstoffeinspritzventil 1 steuert, um so ausgehend von dem Einspritzloch 11a in einem Verbrennungszyklus der Maschine mit interner Verbrennung mehrmals den Kraftstoff einzuspritzen. Bei der Konfiguration der mehrstufigen Einspritzung nimmt die Anzahl an Kraftstoffleckagen zu, die bei einem Verbrennungszyklus auftreten. Zusätzlich nimmt der Einspritzdruck bei jeder Einspritzung ab. Daher neigt der ausgeleckte Kraftstoff dazu, an der Körper-Außenoberfläche 114 anzuhaften, und Ablagerungen neigen dazu, sich anzusammeln. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Konfiguration, bei welcher der Abstand L zwischen Einspritzlöchern derart eingestellt ist, dass dieser kleiner ist als der Spaltabstand H der Einströmmündung, bei dem Kraftstoffeinspritzsystem eingesetzt, das eine mehrstufige Einspritzung durchführt. Daher ermöglicht die Konfiguration, den Effekt, die Menge einer Kraftstoffleckage zu reduzieren, geeignet vorzuweisen, wie vorstehend beschrieben wird.
Außerdem beinhaltet die Steuervorrichtung 90 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die PL-Einspritzsteuereinheit 92, welche das Kraftstoffeinspritzventil 1 steuert, um den Ventilschließbetrieb zu initiieren, nachdem die Nadel 20 von der Sitzoberfläche 11s abgehoben worden ist und bevor diese die maximale Ventilöffnungsposition (Vollhubposition) erreicht. Bei einer derartigen PL-Einspritzung ist es wahrscheinlich, dass die Einspritzung mit einem niedrigen Druck durchgeführt wird. Daher ist es wahrscheinlich, dass der ausgeleckte Kraftstoff an der Körper-Außenoberfläche 114 des Körpers anhaftet, und es ist wahrscheinlich, dass sich die Ablagerung entwickelt bzw. bildet. Daher wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Konfiguration, bei welcher der Abstand L zwischen Einspritzlöchern derart eingestellt ist, dass dieser kleiner ist als der Spaltabstand H der Einströmmündung, bei dem Kraftstoffeinspritzsystem eingesetzt, das die PL-Einspritzung durchführt. Somit ermöglicht die Konfiguration, den Effekt, die Menge einer Kraftstoffleckage zu reduzieren, geeignet vorzuweisen, wie vorstehend beschrieben wird.
Ferner beinhaltet die Steuervorrichtung 90 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Kompressionshub-Einspritzsteuereinheit 93, welche das Kraftstoffeinspritzventil 1 steuert, um so ausgehend von den Einspritzlöchern 11a in einer Dauer, welche einen Teil der Kompressionshub-Dauer der Maschine mit interner Verbrennung beinhaltet, den Kraftstoff einzuspritzen. Bei der Kompressionshub-Einspritzung steigt der Druck außerhalb der Einspritzlöcher 11a, das heißt der Druck der Brennkammer 2, weiter, selbst unmittelbar nachdem das Ventil geschlossen worden ist. Daher wird der Restkraftstoff kaum abgeführt. Daher wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Konfiguration, bei welcher der Abstand L zwischen Einspritzlöchern derart eingestellt ist, dass dieser kleiner ist als der Spaltabstand H der Einströmmündung, bei dem Kraftstoffeinspritzsystem zum Durchführen der Kompressionshub-Einspritzung eingesetzt. Wie vorstehend beschrieben wurde, ermöglicht die Konfiguration daher, den Effekt vorzuweisen, wonach die Abführeigenschaft des abzuführenden Restkraftstoffs geeignet gesteigert wird.
Zweite Ausführungsform
Bei der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform liegt die ganze Körper-Bodenoberfläche 112 in der gekrümmten Form vor. Im Gegensatz dazu liegt bei der vorliegenden Ausführungsform zumindest ein Teil der Körper-Bodenoberfläche 112 in einer flachen Form vor, die sich senkrecht zu der Achslinie C1 erstreckt, wie in 16 gezeigt wird. Streng genommen liegt zumindest eine Region der Körper-Bodenoberfläche 112 auf der radialen Innenseite des virtuellen Inkreises R4 in einer flachen Form vor. Ferner liegt gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Region der Körper-Bodenoberfläche 112 auf der radialen Innenseite des zentralen virtuellen Einströmkreises R2 ebenfalls in einer flachen Form vor.
Dritte Ausführungsform
Bei der ersten Ausführungsform liegen alle der Mehrzahl von Einspritzlöchern 11a in der gleichen Form vor. In dieser Hinsicht ist bei der vorliegenden Ausführungsform eine Mehrzahl von Typen von Einspritzlöchern 11a in unterschiedlichen Größen ausgebildet, wie in 17 gezeigt wird. Genauer gesagt beinhalten die Einspritzlöcher 11a eine Mehrzahl von kleinen Einspritzlöchern 11a3, die jeweils einen kleinen Bereich der Einströmmündung 11 in aufweisen, und eine Mehrzahl von großen Einspritzlöchern 11a4, die jeweils einen Bereich der Einströmmündung 11in aufweisen, der größer ist als der Bereich der Einströmmündung 11 in des kleinen Einspritzlochs 11a3. Die Mehrzahl von kleinen Einspritzlöchern 11a3 und die Mehrzahl von großen Einspritzlöchern 11a4 sind ringförmig um die Achslinie C1 des Einspritzloch-Körpers 11 herum platziert. Die Mehrzahl von großen Einspritzlöchern 11a4 ist zueinander benachbart angeordnet.
Betriebseffekte der Platzierung werden untenstehend unter Bezugnahme auf die 17 bis 19 beschrieben werden. In 17 ist bei dem Abschnitt 112a zwischen Einspritzlöchern ein erster Abschnitt 112a1 zwischen Einspritzlöchern ein Abschnitt zwischen Einspritzlöchern zwischen dem kleinen Einspritzloch 11a3 und dem großen Einspritzloch 11a4, die zueinander benachbart angeordnet sind. Bei dem Abschnitt 112a zwischen Einspritzlöchern ist ein zweiter Abschnitt 112a2 zwischen Einspritzlöchern ein Abschnitt zwischen Einspritzlöchern zwischen den großen Einspritzlöchern 11a4, die zueinander benachbart angeordnet sind. Ein dritter Abschnitt 112a3 zwischen Einspritzlöchem ist ein Abschnitt zwischen Einspritzlöchern zwischen benachbarten kleinen Einspritzlöchern 11a3.
Wenn der Kraftstoff, der aus dem stromaufwärtigen Sitzdurchlass Q10 in den ersten Abschnitt 112a1 zwischen Einspritzlöchern strömt, in das kleine Einspritzloch 11a3 und das große Einspritzloch 11a4 abzweigt, zweigt der Kraftstoff so ab, um eher zu dem großen Einspritzloch 11a4 als zu dem kleinen Einspritzloch 11a3 zu strömen. Aus diesem Grund nimmt ein Einströmwinkel θ2 des seitlich einströmenden Kraftstoffs Y3b zu, der von dem ersten Abschnitt 112a1 zwischen Einspritzlöchern abzweigt und in das große Einspritzloch 11a4 strömt, wie in 18 gezeigt wird.
Andererseits zweigt der Kraftstoff, der von dem stromaufwärtigen Sitzdurchlass Q10 in den zweiten Abschnitt 112a2 zwischen Einspritzlöchern strömt, zu jedem der zwei großen Einspritzlöcher 11a4 ab, um so mit einer einheitlichen Strömungsrate zu strömen, wenn dieser abzweigt. Aus diesem Grund ist der Einströmwinkel θ2 bei dem seitlich einströmenden Kraftstoff Y3b, welcher von dem zweiten Abschnitt 112a2 zwischen Einspritzlöchern abzweigt und in das große Einspritzloch 11a4 strömt, kleiner als der des seitlich einströmenden Kraftstoffs Y3b, welcher von dem ersten Abschnitt 112a1 zwischen Einspritzlöchern abzweigt und in das große Einspritzloch 11a4 strömt, wie in 19 gezeigt wird.
Daher liegt der zweite Abschnitt 112a2 zwischen Einspritzlöchern, der dazu in der Lage ist, den Einströmwinkel θ zu verringern, wie in 19 gezeigt wird, in einem anzunehmenden Fall, bei welchem die großen Einspritzlöcher 11a4 und die kleinen Einspritzlöcher 11a3 im Gegensatz zu der vorliegenden Ausführungsform abwechselnd platziert sind, nicht vor. Im Gegensatz dazu ist bei der vorliegenden Ausführungsform die Mehrzahl von großen Einspritzlöchern 11a4 zueinander benachbart angeordnet. Daher liegt der zweite Abschnitt 112a2 zwischen Einspritzlöchern vor, der dazu in der Lage ist, den Einströmwinkel θ2 zu verringern. Daher kann ein Druckverlust des Kraftstoffs, der ausgehend von der Sackkammer Q22 in das Einspritzloch 11a strömt, reduziert werden.
Bei der ersten Ausführungsform sind die Abstände L zwischen Einspritzlöchern für alle der Einspritzlöcher 11a die gleichen, wie in 7 gezeigt wird. Im Gegensatz dazu ist bei der vorliegenden Ausführungsform der Abstand L zwischen Einspritzlöchern aus dem ersten Abschnitt 112a1 zwischen Einspritzlöchern, dem zweiten Abschnitt 112a2 zwischen Einspritzlöchern und dem dritten Abschnitt 112a3 zwischen Einspritzlöchern unterschiedlich bzw. anders, wie in 17 gezeigt wird. Bei dieser Konfiguration, bei welcher die unterschiedlichen Abstände L zwischen Einspritzlöchern vorliegen, wie vorstehend beschrieben wird, ist der kleinste Abstand L zwischen Einspritzlöchern derart eingestellt, dass dieser kleiner ist als der Spaltabstand H der Einströmmündung zu der Zeit eines Vollhubs. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der größte Abstand L zwischen Einspritzlöchern ebenfalls derart eingestellt, dass dieser kleiner ist als der Spaltabstand H der Einströmmündung zu der Zeit eines Vollhubs.
Ferner unterscheiden sich zum Beispiel bei der Konfiguration, die in 17 gezeigt wird, die Abstände L zwischen Einspritzlöchern auf beiden benachbarten Seiten des ersten Abschnitts 112a1 zwischen Einspritzlöchern voneinander. Genauer gesagt ist der Abstand L zwischen Einspritzlöchern der großen Einspritzlöcher 11a4 auf der einen benachbarten Seite größer als der Abstand L zwischen Einspritzlöchern der kleinen Einspritzlöcher 11a3 auf der anderen benachbarten Seite. Auf diese Weise ist bei der Konfiguration, bei welcher die Abstände L zwischen Einspritzlöchern sich auf beiden benachbarten Seiten voneinander unterscheiden, der Abstand L zwischen Einspritzlöchern, welcher größer ist, derart eingestellt, dass dieser kleiner ist als der Spaltabstand H der Einströmmündung. Ferner ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Abstand L zwischen Einspritzlöchern, welcher kleiner ist, ebenfalls derart eingestellt, dass dieser kleiner ist als der Spaltabstand H der Einströmmündung.
Vierte Ausführungsform
Bei der ersten Ausführungsform sind alle der Mehrzahl von Einspritzlöchern 11a auf dem gleichen zentralen virtuellen Einströmkreis R2 platziert. Andererseits werden bei der vorliegenden Ausführungsform Einspritzlöcher 11a auf virtuellen Kreisen platziert, die unterschiedliche Größen aufweisen, wie in 20 gezeigt wird. Genauer gesagt sind acht Einspritzlöcher 11a auf einem ersten zentralen virtuellen Einströmkreis R2a platziert und zwei Einspritzlöcher 11a sind auf einem zweiten zentralen virtuellen Einströmkreis R2c platziert. Der erste zentrale virtuelle Einströmkreis R2a ist kleiner als der zweite zentrale virtuelle Einströmkreis R2c. Mit anderen Worten beinhalten die Löcher 11a innere Einspritzlöcher 11a5, welche sich aus den virtuellen Kreisen, die auf der Achslinie C1 zentriert sind, auf dem ersten zentralen virtuellen Einströmkreis R2a befinden, der einen Durchmesser aufweist, welcher weniger als einen vorgegebenen Wert beträgt, und äußere Einspritzlöcher 11a6, die sich auf dem zweiten zentralen virtuellen Einströmkreis R2c befinden, der einen Durchmesser aufweist, welcher größer ist als der vorgegebene Wert. Die Mehrzahl innerer Einspritzlöcher 11a5 und die Mehrzahl äußerer Einspritzlöcher 11a6 sind ringförmig um die Achslinie C1 des Einspritzloch-Körpers 11 herum platziert. Die Mehrzahl von äußeren Einspritzlöchern 11a6 ist zueinander benachbart angeordnet.
Die Betriebseffekte der vorstehend beschriebenen Platzierung sind die gleichen wie die der dritten Ausführungsform und der Einströmwinkel θ2 wird verringert, um den Druckverlust zu reduzieren. Mit anderen Worten liegt in einem anzunehmenden Fall, bei welchem die inneren Einspritzlöcher 11a5 und die äußeren Einspritzlöcher 11a6 im Gegensatz zu der vorliegenden Ausführungsform abwechselnd platziert sind, der Abschnitt 112a zwischen Einspritzlöchern, der den Einströmwinkel θ2 verringern kann, nicht vor. Andererseits ist bei der vorliegenden Ausführungsform die Mehrzahl von äußeren Einspritzlöchern 11a6 zueinander benachbart angeordnet. Daher gibt es den Abschnitt 112a zwischen Einspritzlöchern, der den Einströmwinkel θ2 verringern kann. Daher kann ein Druckverlust des Kraftstoffs, der ausgehend von der Sackkammer Q22 in das Einspritzloch 11a strömt, reduziert werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform liegen ähnlich wie bei der dritten Ausführungsform die Abstände L zwischen Einspritzlöchern vor, welche sich voneinander unterscheiden. Bei der Konfiguration ist der kleinste Abstand L zwischen Einspritzlöchern derart eingestellt, dass dieser kleiner ist als der Spaltabstand H der Einströmmündung zu der Zeit des Vollhubs. Ferner ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform der größte Abstand L zwischen Einspritzlöchern ebenfalls derart eingestellt, dass dieser kleiner ist als der Spaltabstand H der Einströmmündung zu der Zeit des Vollhubs. In einem Fall, bei welchem sich die Spaltabstände H der Einströmmündung auf beiden benachbarten Seiten des Einspritzlochs 11a voneinander unterscheiden, ist der Spaltabstand H der Einströmmündung, welcher größer ist, derart eingestellt, dass dieser größer ist als der Abstand L zwischen Einspritzlöchern. Ferner ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Spaltabstand H der Einströmmündung, welcher kleiner ist, ebenfalls derart eingestellt, dass dieser größer ist als der Abstand L zwischen Einspritzlöchern.
Fünfte Ausführungsform
Die Einspritzlöcher 11a gemäß der ersten Ausführungsform liegen jeweils in einer geraden Form vor, in welcher die Durchlass-Querschnittsfläche von der Einströmmündung 11 in zu der Ausströmmündung 11 out einheitlich ist. Die Durchlass-Querschnittsfläche ist ein Bereich in einer Richtung, die senkrecht zu der Achslinie C2 des Einspritzlochs 11a verläuft. Die Achslinie C2 ist die Linie, welche den Mittelpunkt der Einströmmündung 1 1 in und den Mittelpunkt der Ausströmmündung 11 out verbindet. Im Gegensatz dazu liegt das Einspritzloch 11a bei der vorliegenden Ausführungsform in einer sich verjüngenden Form vor, bei welcher der Durchmesser ausgehend von der Einströmmündung 11 in zu der Ausströmmündung 11out in dem Querschnitt, welcher die Achslinie C2 beinhaltet, allmählich abnimmt, wie in 21 gezeigt wird. Zusätzlich ist ein Öffnungsbereich der Einströmmündung 11 in größer als ein Öffnungsbereich der Ausströmmündung 11 out.
Wie vorstehend beschrieben ist bei der vorliegenden Ausführungsform der Öffnungsbereich der Einströmmündung 11 in größer als der Öffnungsbereich der Ausströmmündung 11 out. Daher ermöglicht die Konfiguration es verglichen mit dem Fall der geraden Form, das Einströmen des Kraftstoffs ausgehend von der Sackkammer Q22 in die Einströmmündung 1 1 in zu fördern, unmittelbar nachdem das Ventil geschlossen worden ist. Daher kann die vorstehend beschriebene Abführeigenschaft des Restkraftstoffs gesteigert werden. Zusätzlich ist der Öffnungsbereich der Einströmmündung 11 in größer als der Öffnungsbereich der Ausströmmündung 11 out und daher kann die vorstehend beschriebene Eindringkraft erhöht werden.
Sechste Ausführungsform
Bei der vorliegenden Ausführungsform liegt das Einspritzloch 11a in einer gestuften Form in dem Querschnitt vor, welcher die Achslinie C2 beinhaltet, wie in 22 gezeigt wird. Das Einspritzloch 11a weist einen stromaufwärtigen Abschnitt 11a1 des Einspritzlochs auf, welcher eine große Durchlass-Querschnittsfläche und einen stromabwärtigen Abschnitt 11a2 des Einspritzlochs aufweist, welcher eine kleine Durchlass-Querschnittsfläche aufweist. Die Durchlass-Querschnittsfläche ist der Bereich in der Richtung, die senkrecht zu der Achslinie C2 des Einspritzlochs 11a verläuft. Die Achslinie C2 ist eine Linie, welche den Mittelpunkt der Einströmmündung 11 in mit dem Mittelpunkt der Ausströmmündung 11 out verbindet. Der stromaufwärtige Abschnitt 11a1 des Einspritzlochs und der stromabwärtige Abschnitt 11a2 des Einspritzlochs liegen in einer geraden Form vor, die sich mit dem konstanten Durchmesser entlang der Richtung der Achslinie C erstreckt. Der Durchmesser des stromaufwärtigen Abschnitts 11a1 des Einspritzlochs ist größer als der Durchmesser des stromabwärtigen Abschnitts 11a2 des Einspritzlochs. Daher ist der Öffnungsbereich der Einströmmündung 11 in größer als der Öffnungsbereich der Ausströmmündung 11 out.
Wie vorstehend beschrieben ist auch gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Öffnungsbereich der Einströmmündung 11 in auf die gleiche Weise wie bei der fünften Ausführungsform größer als der Öffnungsbereich der Ausströmmündung 11 out. Daher ermöglicht die Konfiguration, dass die Abführeigenschaft des Restkraftstoffs gesteigert wird, um die Eindringkraft zu erhöhen.
Siebte Ausführungsform
Das Kraftstoffeinspritzventil 1 gemäß der ersten Ausführungsform beinhaltet den beweglichen Kern 30, welcher die dem Kern zugewandte Oberfläche 31c aufweist, welche einzeln vorliegt (vergleiche 3). Aufgrund der vorstehenden Konfiguration sind ein magnetischer Fluss (eingehender magnetischer Fluss), der in den beweglichen Kern 30 eintritt, und ein magnetischer Fluss (ausgehender magnetischer Fluss), der aus dem beweglichen Kern 30 austritt, in unterschiedlichen Richtungen ausgerichtet (vergleiche einen gestrichelten Pfeil in 3). Mit anderen Worten ist einer ausgewählt aus dem eingehenden magnetischen Fluss und dem ausgehenden magnetischen Fluss ein magnetischer Fluss, der in der Richtung der Achslinie C1 eintritt und austritt, um die Ventilöffnungskraft auf den beweglichen Kern 30 anzuwenden bzw. auszuüben, während der andere ausgewählt aus dem eingehenden magnetischen Fluss und dem ausgehenden magnetischen Fluss ein magnetischer Fluss ist, der in der radialen Richtung des beweglichen Kerns 30 eintritt und austritt und nicht zu der Ventilöffnungskraft beiträgt.
Andererseits beinhaltet ein Kraftstoffeinspritzventil 1A gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die in 23 gezeigt wird, einen beweglichen Kern 30A, der zwei dem Kern zugewandte Oberflächen, das heißt eine erste dem Kern zugewandte Oberfläche 31c1 (erste Anziehungsoberfläche) und eine zweite dem Kern zugewandte Oberfläche 31c2 (zweite Anziehungsoberfläche) aufweist. Das Kraftstoffeinspritzventil 1A beinhaltet ferner einen ersten stationären Kern 131, der eine Anziehungsoberfläche aufweist, die der ersten dem Kern zugewandten Oberfläche 31c1 zugewandt angeordnet ist, und einen zweiten stationären Kern 132, der eine Anziehungsoberfläche aufweist, die der zweiten dem Kern zugewandten Oberfläche 31c2 zugewandt angeordnet ist. Das nicht-magnetische Bauteil 14 ist zwischen dem ersten stationären Kern 131 und dem zweiten stationären Kern 132 vorgesehen. Bei der vorstehenden Konfiguration treten sowohl der eingehende magnetische Fluss als auch der ausgehende magnetische Fluss in der Richtung entlang der Achslinie C1 ein und diese treten aus, um ein magnetischer Fluss zu werden, welcher bewirkt, dass eine Ventilöffnungskraft auf den beweglichen Kern 30A wirkt (vergleiche einen gestrichelten Pfeil in 23). Der bewegliche Kern 30A und die Nadel 20 sind über ein Kopplungsbauteil 70 miteinander verbunden. Das Kopplungsbauteil 70 ist mit einem Blendenbauteil 71 ausgestattet.
Wenn die Spule 17 erregt wird, um die Nadel 20 zu öffnen, wird der bewegliche Kern 30A über sowohl die erste dem Kern zugewandte Oberfläche 31c1 als auch die zweite dem Kern zugewandte Oberfläche 31c2 hin zu den stationären Kernen 131 und 132 angezogen. Im Ergebnis führt die Nadel 20 zusammen mit dem beweglichen Kern 30A, dem Kopplungsbauteil 70 und dem Blendenbauteil 71 den Ventilöffnungsbetrieb durch. Wenn die Nadel 20 sich an der Vollhubposition befindet, steht das Kopplungsbauteil 70 mit einem Stopper bzw. Verschluss 131a in Kontakt, der an dem ersten stationären Kern 131 fixiert ist, und die erste dem Kern zugewandte Oberfläche 31c1 sowie die zweite dem Kern zugewandte Oberfläche 31c2 stellen jeweils keinen Kontakt mit den stationären Kernen 131 und 132 her.
Wenn die Erregung der Spule 17 gestoppt wird, um die Nadel 20 zu schließen, wird die elastische Kraft des zweiten Federbauteils SP2, die auf den beweglichen Kern 30 ausgeübt wird, auf das Blendenbauteil 71 ausgeübt. Im Ergebnis führt die Nadel 20 zusammen mit dem beweglichen Kern 30A, dem Kopplungsbauteil 70 und dem Blendenbauteil 71 den Ventilschließbetrieb durch.
Ein Gleitbauteil 72 ist mit dem beweglichen Kern 30A ausgestattet und wird derart betrieben, dass dieses sich zusammen mit dem beweglichen Kern 30A öffnet und schließt. Das Gleitbauteil 72 gleitet in der Richtung entlang der Achslinie C1 in Hinblick auf eine Abdeckung 132a, die an dem zweiten stationären Kern 132 fixiert ist. Kurz gesagt wird die Nadel 20, welche derart betrieben wird, dass diese sich zusammen mit dem beweglichen Kern 30A, dem Gleitbauteil 72, dem Kopplungsbauteil 70 und dem Blendenbauteil 71 öffnet und schließt, in der radialen Richtung durch das Gleitbauteil 72 gelagert.
Der Kraftstoff, der in den Strömungskanal 13a strömt, der innerhalb des stationären Kerns 13 ausgebildet ist, strömt in dieser Reihenfolge durch einen internen Durchlass 71a des Blendenbauteils 71, eine Blende 71b, die in dem Blendenbauteil 71 ausgebildet ist, und eine Blende 73a, die in einem Bewegungsbauteil 73 ausgebildet ist. Somit strömt der Kraftstoff in den Strömungskanal 12b. Das Bewegungsbauteil 73 ist ein Bauteil, das sich entlang der Richtung der Achslinie C1 bewegt, um so die Blende 71b zu öffnen und schließen. Wenn das Bewegungsbauteil 73 die Blende 71b öffnet und schließt, wird der Grad einer Drosselung bzw. Drosselöffnungsgrad des Strömungskanals zwischen dem Strömungskanal 13a und dem Strömungskanal 12b verändert.
Zudem ist bei dem Kraftstoffeinspritzventil 1A gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Form des Kraftstoffdurchlasses 11b, der zwischen einer äußeren peripheren Oberfläche der Nadel 20 und einer inneren peripheren Oberfläche des Einspritzloch-Körpers 11 ausgebildet ist, die gleiche wie die des Kraftstoffeinspritzventils 1 gemäß der ersten Ausführungsform, und der Abstand L zwischen Einspritzlöchern ist kleiner als der Spaltabstand H der Einströmmündung. Daher ermöglicht das Kraftstoffeinspritzventil 1A, welches den beweglichen Kern 30A beinhaltet, der die zwei Anziehungsoberflächen aufweist, es ebenfalls, sowohl eine Reduzierung hinsichtlich der Kraftstoffleckagemenge durch Reduzieren des Volumens des stromabwärtigen Sitzdurchlasses Q20 als auch eine Reduzierung hinsichtlich des Druckverlusts durch Reduzieren des Abstands L zwischen Einspritzlöchern zu erzielen.
Achte Ausführungsform
Das Kraftstoffeinspritzventil 1 gemäß der ersten Ausführungsform beinhaltet den einzelnen Aktuator, der die Spule 17, den stationären Kern 13 und den beweglichen Kern 30 aufweist. Zusätzlich übt der Aktuator die Ventilschließkraft auf die Nadel 20 aus. Andererseits beinhaltet ein Kraftstoffeinspritzventil 1B der vorliegenden Ausführungsform, die in 24 gezeigt wird, zwei Aktuatoren zum Anwenden bzw. Ausüben der Ventilschließkraft auf die Nadel 20. Genauer gesagt beinhaltet das Kraftstoffeinspritzventil 1B zusätzlich zu dem Beinhalten der Spule 17, des stationären Kerns 13 und des beweglichen Kerns 30, welche denen der ersten Ausführungsform ähneln, eine zweite Spule 170, einen stationären Kern 130 und einen beweglichen Kern 30B.
Genauer gesagt sind die stationären Kerne 13 und 130 sowie die Spulen 17 und 170 in dem Hauptkörper 12 an unterschiedlichen Positionen in der Richtung der Achslinie C1 fixiert. Ferner sind die zwei beweglichen Kerne 30 und 30B in der Richtung der Achslinie C1 Seite an Seite derart an Positionen platziert, dass diese den Anziehungsoberflächen der jeweiligen stationären Kerne 13 und 130 zugewandt angeordnet sind. Die beweglichen Kerne 30 und 30B sind an der Nadel 20 fixiert und sind entlang der Richtung der Achslinie C1 gleitbar in dem Hauptkörper 12 vorgesehen.
Wenn bewirkt wird, dass die Nadel 20 den Ventilöffnungsbetrieb durchführt, werden die zwei Spulen 17 und 170 erregt, um die zwei beweglichen Kerne 30 und 30B jeweils hin zu den stationären Kernen 13 und 130 anzuziehen. Im Ergebnis öffnet sich die Nadel 20, die an den beweglichen Kernen 30 und 30B fixiert ist, entgegen der elastischen Kraft des ersten Federbauteils SP1. Wenn bewirkt wird, dass die Nadel 20 den Ventilschließbetrieb durchführt, wird die Erregung der zwei Spulen 17 und 170 gestoppt, und es wird bewirkt, dass die Nadel 20 den Ventilschließbetrieb durch Anwendung der elastischen Kraft des ersten Federbauteils SP1 auf den beweglichen Kern 30 durchführt.
Zudem ist bei dem Kraftstoffeinspritzventil 1B gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Form des Kraftstoffdurchlasses 11b, der zwischen der äußeren peripheren Oberfläche der Nadel 20 und der inneren peripheren Oberfläche des Einspritzloch-Körpers 11 vorgesehen ist, die gleiche wie die des Kraftstoffeinspritzventils 1 gemäß der ersten Ausführungsform. Zusätzlich ist der Abstand L zwischen Einspritzlöchern kleiner als der Spaltabstand H der Einströmmündung. Daher ermöglicht das Kraftstoffeinspritzventil 1B, welches die zwei Aktuatoren beinhaltet, es ebenfalls, sowohl die Reduzierung hinsichtlich der Kraftstoffleckagemenge durch Reduzieren des Volumens des stromabwärtigen Sitzdurchlasses Q20 als auch die Reduzierung hinsichtlich des Druckverlusts durch Reduzieren des Abstands L zwischen Einspritzlöchern zu erzielen.
Andere Ausführungsformen
Obwohl die Mehrzahl von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung vorstehend beschrieben worden sind, können nicht nur die Kombinationen der Konfigurationen, die in der Beschreibung jeder Ausführungsform ausdrücklich gezeigt werden, sondem auch die Konfigurationen der Mehrzahl von Ausführungsformen teilweise kombiniert werden, selbst falls diese nicht ausdrücklich gezeigt werden, sofern eine besondere Kombination nicht zu Problemen führt. Nicht spezifizierte Kombinationen der Konfigurationen, die bei der Mehrzahl von Ausführungsformen beschrieben werden, sowie die Modifikationsbeispiele gelten als ebenfalls in der folgenden Beschreibung offenbart.
Bei der ersten Ausführungsform ist der Aufsitzwinkel θ auf einen Winkel eingestellt, der kleiner als 90 Grad ist, allerdings kann dieser auch auf 90 Grad eingestellt sein. In diesem Fall kann der Aufsitzwinkel θ ein Winkel sein, der von 90 Grad zu einem größerem Wert oder einem kleineren Wert abweicht, solange der Aufsitzwinkel θ in eine zulässige Spanne einer Verarbeitungsgenauigkeit oder Baugruppengenauigkeit fällt.
In dem Beispiel, das in den 7 und 8 gezeigt wird, weisen alle Einspritzlöcher 11a den gemeinsamen zentralen virtuellen Einströmkreis R2 auf. Andererseits ist der Abstand L zwischen Einspritzlöchern bei der Konfiguration, bei welcher die unterschiedlichen zentralen virtuellen Einströmkreise R2a und R2b zusammen vorkommen, wie folgt definiert, wie in 17 gezeigt wird. Zum Beispiel weist der Abstand L zwischen Einspritzlöchern in dem Fall des Abstands L zwischen Einspritzlöchern zwischen den zwei großen Einspritzlöchern 11a4 und in dem Fall des Abstands L zwischen Einspritzlöchern zwischen den zwei kleinen Einspritzlöchern 11a3 die gemeinsamen zentralen virtuellen Einströmkreise R2a und R2b auf. Daher ist der kürzeste Bogenabstand entlang dieser virtuellen Kreise als der Abstand L zwischen Einspritzlöchern definiert. Andererseits weist der Abstand L zwischen Einspritzlöchern zwischen dem großen Einspritzloch 11a4 und dem kleinen Einspritzloch 11a3 keinen gemeinsamen virtuellen Kreis auf. Daher ist der Abstand der kürzesten Gerade zwischen dem großen Einspritzloch 11a4 und dem kleinen Einspritzloch 11a3 als Abstand L zwischen Einspritzlöchern definiert. Die zentralen virtuellen Einströmkreise R2, R2a und R2b sind konzentrisch zu dem Kreis, der die Sitzposition R1 betrifft. Daher ist der kürzeste Bogenabstand ein Abstand eines kreisförmigen Bogens, der sich parallel entlang der Sitzoberfläche 20s erstreckt.
Bei der ersten Ausführungsform ist der Spaltabstand H der Einströmmündung als der Spaltabstand an dem Mittelpunkt A der Einströmmündung definiert. Andererseits kann der Spaltabstand H der Einströmmündung als ein Spaltabstand an einer Position in dem peripheren Rand der Einströmmündung 11in, die am weitesten von der Achslinie C1 entfernt angeordnet ist, definiert sein, oder dieser kann als ein Spaltabstand an einer Position in dem peripheren Rand der Einströmmündung 11 in, die am nächsten an der Achslinie C1 angeordnet ist, definiert sein. Ferner kann der Spaltabstand H der Einströmmündung als ein Spaltabstand an einer Position in dem peripheren Rand der Einströmmündung 11in, welche den zentralen virtuellen Einströmkreis R2 schneidet, definiert sein.
Bei der ersten Ausführungsform ist der Abstand L zwischen Einspritzlöchern bei der Konfiguration, bei welcher der Abstand L zwischen Einspritzlöchern und der Spaltabstand H der Einströmmündung jedes der Mehrzahl von Einspritzlöchern 11a der gleiche ist, derart eingestellt, dass dieser kleiner ist als der Spaltabstand H der Einströmmündung. Andererseits kann zumindest ein Abstand zwischen Einspritzlöchern derart eingestellt sein, dass dieser kleiner ist als zumindest ein Spaltabstand der Einströmmündung, wenn unterschiedliche Abstände zwischen Einspritzlöchern und unterschiedliche Spaltabstände der Einströmmündung aufkommen. Alternativ kann der Abstand zwischen Einspritzlöchern zwischen den zwei benachbarten Einspritzlöchern 11a derart eingestellt sein, dass dieser kleiner ist als der Spaltabstand der Einströmmündung eines beliebigen dieser zwei Einspritzlöcher 11a.
Bei der ersten Ausführungsform ist der Spaltabstand H der Einströmmündung, welcher die Größe des Spalts zwischen der Außenoberfläche der Nadel 20 und der Einströmmündung 11in ist, der Trennabstand von der Nadel 20 an dem Mittelpunkt A der Einströmmündung 11in. Andererseits kann der Trennabstand der Einströmmündung der Trennabstand zwischen der Nadel 20 und einem Abschnitt des Einspritzlochs 11a sein, welcher ein anderer ist als der Mittelpunkt A. Zum Beispiel kann der Spaltabstand H der Einströmmündung ein Trennabstand in der Richtung der Achslinie C1 an einer Position in dem Einspritzloch 11a sein, das am weitesten von der Nadel 20 entfernt angeordnet ist, oder dieser kann ein Trennabstand in der Richtung der Achslinie C1 an einer Position in dem Einspritzloch 11a sein, das am nächsten zu der Nadel 20 angeordnet ist.
Bei jeder der vorstehenden Ausführungsformen werden die Kraftstoffeinspritzventile 1, 1A und 1B dazu verwendet, um einen Benzinkraftstoff aus den Einspritzlöchern 11a einzuspritzen, allerdings kann auch ein Kraftstoffeinspritzventil verwendet werden, um einen Ethanolkraftstoff oder einen Methanolkraftstoff aus den Einspritzlöchern 11a einzuspritzen. Ein Ethanolkraftstoff und ein Methanolkraftstoff weisen eine höhere Viskosität auf als die eines Benzinkraftstoffs. Daher ist der Druckverlust des Ethanolkraftstoffs und des Methanolkraftstoffs, der durch den Kraftstoffdurchlass 11b und das Einspritzloch 11a strömt, groß. Insbesondere ist ein Druckverlust groß, der auftritt, wenn der Kraftstoff umgelenkt ist und ausgehend von der Sackkammer Q22 in die Einströmmündungen 11in strömt. Aus diesem Grund wird in einem anzunehmenden Fall, bei welchem der Spaltabstand H der Einströmmündung derart reduziert wird, dass das Volumen des stromabwärtigen Sitzdurchlasses Q20 reduziert wird, die Veränderung hinsichtlich der Strömungsgeschwindigkeit unmittelbar nach dem Einströmen ausgehend von der Einströmmündung 11in groß. Daher besteht ein Problem, dass in den Einspritzlöchern 11a eine Kavitation auftritt. Angesichts des vorstehenden Problems ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Abstand L zwischen Einspritzlöchern derart eingestellt, dass dieser kleiner ist als der Spaltabstand H der Einströmmündung, wie vorstehend beschrieben wird. Daher kann die Erhöhung hinsichtlich eines Druckverlusts abgeschwächt werden, indem der Abstand L zwischen Einspritzlöchern reduziert wird. Daher kann verglichen mit dem Fall, bei welchem der Abstand L zwischen Einspritzlöchern derart eingestellt ist, dass dieser größer ist als der Spaltabstand H der Einströmmündung, das Problem des Auftretens einer Kavitation reduziert werden.
Gemäß der ersten Ausführungsform ist das Kraftstoffeinspritzventil 1 ein Mittelpunktplatzierungs-Typ. Das Kraftstoffeinspritzventil 1 ist an einem Abschnitt des Zylinderkopfs angebracht, der sich an dem Mittelpunkt der Brennkammer 2 befindet. Von über bzw. oberhalb der Brennkammer 2 wird in der Richtung der Mittellinie des Kolbens Kraftstoff eingespritzt. Andererseits kann das Kraftstoffeinspritzventil 1 von einem Typ mit Seitenplatzierung sein, welches an einem Abschnitt des Zylinderblocks angebracht ist, der sich auf einer seitlichen bzw. lateralen Seite der Brennkammer 2 befindet und den Kraftstoff ausgehend von der lateralen Seite der Brennkammer 2 einspritzt.
Gemäß der ersten Ausführungsform sind zehn Einspritzlöcher 11a ausgebildet, allerdings ist die Anzahl der Einspritzlöcher nicht auf 10 beschränkt. Die Anzahl der Einspritzlöcher kann eine andere Anzahl betragen, solange diese 2 oder mehr beträgt und kann zum Beispiel 8 sein.
Gemäß der ersten Ausführungsform ist der bewegliche Abschnitt M in der radialen Richtung an zwei Positionen gelagert, welche einen Abschnitt (Nadelspitzenabschnitt) der Nadel 20, welcher der Innenwandoberfläche 11c des Einspritzloch-Körpers 11 zugewandt ist, und die äußere periphere Oberfläche 51d des Bechers 50 beinhalten. Bei der siebten Ausführungsform ist der bewegliche Abschnitt in der radialen Richtung an zwei Positionen gelagert, welche den Nadelspitzenabschnitt und das Gleitbauteil 72 beinhalten. Andererseits kann der bewegliche Abschnitt M auch in der radialen Richtung an zwei Positionen gelagert sein, welche die äußere periphere Oberfläche des beweglichen Kerns 30 und den Nadelspitzenabschnitt beinhalten.
Gemäß der ersten Ausführungsform ist der innere Kern 32 aus einem nicht-magnetischen Material hergestellt, aber dieser kann auch aus einem magnetischen Material ausgebildet sein. In einem anzunehmenden Fall, bei welchem der innere Kern 32 aus dem magnetischen Material hergestellt ist, kann der innere Kern 32 aus einem schwachen magnetischen Material hergestellt sein, dass eine schwächere magnetische Eigenschaft aufweist als die des äußeren Kerns 31. Auf ähnliche Weise können die Nadel 20 und das Führungsbauteil 60 aus einem schwachen magnetischen Material hergestellt sein, das schwächer ist als das des äußeren Kerns 31.
Gemäß der ersten Ausführungsform wird der Becher 50 zwischen dem ersten Federbauteil SP1 und dem beweglichen Kern 30 eingeschoben, um eine Kern-Verstärkungs-Struktur zu verwirklichen, bei welcher der bewegliche Kern 30 einen Kontakt mit der Nadel 20 herstellt, um den Ventilöffnungsbetrieb zu starten, wenn der bewegliche Kern 30 um einen vorgegebenen Betrag bewegt wird. Andererseits kann der Becher 50 beseitigt werden. Bei dieser Konfiguration kann ein drittes Federbauteil vorgesehen sein, das sich von dem ersten Federbauteil SP1 unterscheidet, und es kann eine Kern-Verstärkungs-Struktur eingesetzt werden, bei welcher der bewegliche Kern 30 durch das dritte Federbauteil hin zu der Seite des Einspritzlochs gedrängt wird.
Wie in 25 gezeigt wird, kann ein Aussparungsabschnitt 11d in der Körper-Außenoberfläche 114 ausgebildet sein. Der Aussparungsabschnitt 11d ist kreisförmig, wenn dieser entlang der Richtung der Achslinie C2 betrachtet wird. Der Durchmesser des Aussparungsabschnitts 11d ist größer als der Durchmesser der Ausströmmündung 11out, um so innerhalb die Ausströmmündung 11out zu beinhalten. Ein kreisförmiger Mittelpunkt des Aussparungsabschnitts 11d fällt mit der Achslinie C2 des Einspritzlochs 11a zusammen. Bei der Ausbildung des Aussparungsabschnitts 11d auf diese Weise wird die Länge des Einspritzlochs 11a verkürzt, und die Eindringkraft des Kraftstoffs, der ausgehend von der Ausströmmündung 11out eingespritzt wird, wird reduziert. Zusätzlich kann die Dickenabmessung darin eingeschränkt werden, dass diese in dem Abschnitt des Einspritzloch-Körpers 11, welcher ein anderer ist als die Einspritzlöcher 11a, kürzer wird. Daher kann eine erhebliche Abnahme bzw. Verringerung hinsichtlich der Festigkeit des Einspritzloch-Körpers 11 vermieden werden.
In dem Fall der Struktur, die in 25 gezeigt wird, ist, wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen, das Volumen V2a des Einspritzlochs 11a das Volumen ausgehend von der Einströmmündung 11in zu der Ausströmmündung 11out, und das Volumen des Aussparungsabschnitts 11d ist nicht in dem Volumen V2a des Einspritzlochs 11a beinhaltet. Der Kraftstoff, der in dem Aussparungsabschnitt 11d bleibt, liegt in einem Druckfreisetzzustand vor, und daher wird der Abschnitt, in welchem der Kraftstoff in dem Druckfreisetzzustand bleibt, nicht als ein Teil des Einspritzlochs 11a betrachtet. Es ist zu beachten, dass das Gesamtvolumen V2 des Einspritzlochs größer ist als das Mittelvolumen V1 in dem Aufsitzzustand.
Bei der Struktur, die mit dem Aussparungsabschnitt d ausgebildet ist, der in 25 gezeigt wird, kann die Form des Einspritzlochs 11a eine gerade Form, die in den 25 und 8 gezeigt wird, eine sich verjüngende Form, die in 21 gezeigt wird, oder eine sich invers verjüngende Form, bei welcher die Verjüngungsrichtung zu der in 21 umgekehrt ist, sein.
Wie in 26 gezeigt wird, kann ein Aussparungsabschnitt 112b in der Körper-Bodenoberfläche 112 vorgesehen sein. Der Aussparungsabschnitt 112b ist an einer Position ausgebildet, die konzentrisch zu der Achslinie C1 ist. Eine Region innerhalb des Aussparungsabschnitts 112b bildet einen Teil der Sackkammer Q22 aus. Mit anderen Worten ist die Region in dem Aussparungsabschnitt 112b in der Sackkammer Q22 beinhaltet, in dem stromabwärtigen Sitzdurchlass Q20 beinhaltet und in dem Kraftstoffdurchlass 11b beinhaltet. Das Mittelvolumen V1, welches ein Gegenstand ist, der hinsichtlich einer Größe mit dem Gesamtvolumen V2 des Einspritzlochs verglichen werden soll, beinhaltet ebenfalls das Volumen in dem Aussparungsabschnitt 112b und das Gesamtvolumen V2 des Einspritzlochs ist größer als das Mittelvolumen V1 in dem Aufsitzzustand.
Wie in 27 gezeigt wird, kann eine sich verjüngende Oberfläche 111a mit vergrößertem Durchmesser auf der stromaufwärtigen Seite der sich verjüngenden Oberfläche 111 ausgebildet sein. Die sich verjüngende Oberfläche 111a mit vergrößertem Durchmesser verläuft nicht parallel zu der Achslinie C1 in der Längsschnittansicht. Die sich verjüngende Oberfläche 111a mit vergrößertem Durchmesser liegt in einer sich verjüngenden Form vor, die in Hinblick auf die Achslinie C1 geneigt angeordnet ist, und liegt in einer Form vor, in welcher der Durchmesser der sich verjüngenden Oberfläche 111 vergrößert ist. Bei dem Beispiel, das in 27 gezeigt wird, ist die sich verjüngende Oberfläche 111a mit vergrößertem Durchmesser eine Oberfläche, die parallel zu der sich verjüngenden Oberfläche 111 angeordnet ist. Es ist zu beachten, dass die sich verjüngende Oberfläche 111a mit vergrößertem Durchmesser nicht-parallel zu der sich verjüngenden Oberfläche 111 angeordnet sein kann. In jedem Fall ist der Aufsitzwinkel θ als der Scheitelwinkel der sich verjüngenden Oberfläche 111, nicht der Scheitelwinkel der sich verjüngenden Oberfläche 111a mit vergrößertem Durchmesser, definiert.
Wie vorstehend beschrieben wird eine Region, die durch die Gerade L10, welche die Abschnitte verbindet, die am nächsten zu der Achslinie C1 der jeweiligen peripheren Ränder der Einströmmündungen 11in angeordnet sind, als eine virtuelle Region bezeichnet. Wie in 7 gezeigt wird, kann die virtuelle Region punktsymmetrisch und regelmäßig polygonal zu der Achslinie C1 als dem Symmetriemittelpunkt sein. Alternativ kann die virtuelle Region in einer astigmatischen Form vorliegen, wie in den 17 und 25 gezeigt wird.
Bei jeder der vorstehend beschrieben Ausführungsformen sind die Einspritzlöcher 11a aus der sich verjüngenden Oberfläche 111, der Körper-Bodenoberfläche 112 und der Kopplungsoberfläche 113, welche den Kraftstoffdurchlass 11b ausbilden, in der Körper-Bodenoberfläche 112 ausgebildet. Andererseits können die Einspritzlöcher 11a in dem Abschnitt der sich verjüngenden Oberfläche 111 auf der stromabwärtigen Seite der Sitzoberfläche 11s ausgebildet sein oder diese können in der Kopplungsoberfläche 113 der sich verjüngenden Oberfläche 111 ausgebildet sein.
Bei jeder der vorstehenden Ausführungsformen ist die Nadel 20 dazu konfiguriert, bezüglich des beweglichen Kerns 30 beweglich zu sein. Es ist zu beachten, dass der bewegliche Kern 30 und die Nadel 20 integral konfiguriert sein können, um so nicht bezüglich bzw. relativ zu einander beweglich zu sein. Wenn die zweite und nachfolgende Einspritzungen, welche die unterteilte Einspritzung betreffen, durchgeführt werden, ist es notwendig, dass der bewegliche Kern 30 auf dessen Ausgangsposition zurückkehrt. Allerdings wird die Nadel 20 in einem Fall, bei welchem der bewegliche Kern 30 und die Nadel 20 integral ausgebildet sind, wie vorstehend beschrieben wird, schwer und der Ventilschließabprall neigt dazu, aufzutreten. Aus diesem Grund wird der Effekt, dass das Abprallen reduziert wird, indem der Aufsitzwinkel θ auf 90 Grad oder weniger eingestellt wird, in dem Fall der vorstehend dargelegten integrierten Konfiguration geeignet vorgewiesen.
Es ist festzuhalten, dass die Prozesse der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zwar hierin so beschrieben worden sind, dass diese eine spezifische Abfolge von Schritten beinhalten, aber weitere alternative Ausführungsformen, die verschiedene andere Abfolgen dieser Schritte und/oder zusätzliche Schritte, die hier nicht offenbart sind, beinhalten, ebenfalls in den Schritten der vorliegenden Offenbarung enthalten sein sollen.
Zwar wurde die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf die dazugehörigen bevorzugten Ausführungsformen beschrieben, allerdings darf dies nicht dahingehend ausgelegt werden, dass die Offenbarung sich auf die bevorzugten Ausführungsformen und Konstruktionen beschränkt. Die vorliegende Offenbarung soll vielmehr auch verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abdecken. Zusätzlich sind die verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen, welche bevorzugt sind, andere Kombinationen und Konfigurationen, die zwar weitere, weniger oder nur ein einziges Element beinhalten, ebenfalls im Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung beinhaltet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2016098702 A [0002]

Claims

Kraftstoffeinspritzventil, aufweisend: einen Einspritzloch-Körper (11), der ein Einspritzloch (11a, 11a3, 11a4) aufweist, um Kraftstoff einzuspritzen, um in einer Maschine mit interner Verbrennung eine Verbrennung zu verursachen; einen Ventilkörper (20), der dazu konfiguriert ist, von einer Sitzoberfläche (11s) des Einspritzloch-Körpers abgehoben und auf diese aufgesetzt zu sein, wobei der Einspritzloch-Körper und der Ventilkörper dazu konfiguriert sind, dazwischen einen Kraftstoffdurchlass (11b) auszubilden, um mit einer Einströmmündung (11in) des Einspritzlochs in Verbindung zu stehen, wobei der Kraftstoffdurchlass geöffnet und geschlossen ist, indem der Ventilkörper abgehoben und aufgesetzt ist; und ein elastisches Bauteil (SP1), das dazu konfiguriert ist, eine elastische Kraft zu erzeugen, um den Ventilkörper hin zu der Sitzoberfläche zu drängen, wobei ein Aufsitzwinkel (θ) ein Winkel zwischen zwei Geraden ist, die in einem Querschnitt der Sitzoberfläche erscheinen, wobei der Querschnitt eine Mittelachse des Ventilkörpers beinhaltet, und der Aufsitzwinkel 90 Grad oder weniger beträgt.
Kraftstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 1, wobei eine Außenoberfläche des Ventilkörpers eine Sitzoberfläche (20s) aufweist, die dazu konfiguriert ist, von der Sitzoberfläche abgehoben und auf diese aufgesetzt zu sein, und die Sitzoberfläche in einer Form vorliegt, die in einer Richtung gekrümmt ist, um sich hin zu der Sitzoberfläche zu wölben.
Kraftstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 1 oder 2, ferner aufweisend: einen Filter (19), der dazu konfiguriert ist, Fremdstoffe einzufangen, die im Kraftstoff enthalten sind, der in den Kraftstoffdurchlass strömt, wobei ein kürzester Abstand zwischen der Sitzoberfläche und einer Außenoberfläche des Ventilkörpers größer ist als ein Maschenintervall (Lm) des Filters in einem Zustand, in welchem der Ventilkörper an einer Position vorliegt, welche in dessen beweglicher Spanne am weitesten von der Sitzoberfläche entfernt angeordnet ist.
Kraftstoffeinspritzventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Einspritzloch eines von einer Mehrzahl an Einspritzlöchern ist, ein Gesamtbereich des Einspritzlochs eine Gesamtsumme der Durchlass-Querschnittsflächen ist, welche jeweils die kleinsten Bereiche in den Einspritzlöchern sind, ein ringförmiger Sitzbereich eine Querschnittsfläche eines ringförmigen Durchlasses ist, der sich auf der Sitzoberfläche in dem Kraftstoffdurchlass in einem Zustand befindet, in welchem der Ventilkörper an einer Position vorliegt, die in dessen beweglicher Spanne am weitesten von der Sitzoberfläche entfernt angeordnet ist, und der Aufsitzwinkel so eingestellt ist, dass der ringförmige Sitzbereich größer ist als der Gesamtbereich des Einspritzlochs.
Kraftstoffeinspritzventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner aufweisend: einen beweglichen Kern (30, 30A, 30B), der dazu konfiguriert ist, durch Anwendung einer magnetischen Kraft angezogen und bewegt zu sein, wobei der Ventilkörper dazu konfiguriert ist, sich zusammen mit dem beweglichen Kern derart zu bewegen, dass dieser von der Sitzoberfläche abgehoben ist.
Kraftstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 5, wobei der bewegliche Kern dazu konfiguriert ist, um sich bei Anwendung der magnetischen Kraft um einen vorgegebenen Betrag zu bewegen, während der Ventilkörper auf die Sitzoberfläche aufgesetzt ist, und sich nachfolgend zusammen mit dem Ventilkörper zu bewegen, um den Ventilkörper von der Sitzoberfläche abzuheben.
Kraftstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei der bewegliche Kern eine erste Anziehungsoberfläche (31c1) und eine zweite Anziehungsoberfläche (31c2) aufweist, welche in einer Richtung der Mittelachse an unterschiedlichen Positionen angeordnet sind und durch die magnetische Kraft angezogen werden sollen.
Kraftstoffeinspritzventil gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, ferner aufweisend: eine Mehrzahl von Spulen (17, 170), die jeweils dazu konfiguriert sind, die magnetische Kraft zu erzeugen, wobei der bewegliche Kern eine Mehrzahl von beweglichen Kernen beinhaltet.
Kraftstoffeinspritzsteuersystem, aufweisend: das Kraftstoffeinspritzventil (1, 1A, 1B) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8; und eine Steuervorrichtung (90), die dazu konfiguriert ist, einen Zustand des Ventilkörpers zu steuern, der auf die Sitzoberfläche aufgesetzt ist und von dieser abgehoben ist, um einen Zustand einer Kraftstoffeinspritzung ausgehend von dem Einspritzloch zu steuern.
Kraftstoffeinspritzsystem gemäß Anspruch 9, wobei die Steuervorrichtung eine Drucksteuereinheit (94) beinhaltet, die dazu konfiguriert ist, einen Druck eines Kraftstoffs zu steuern, welcher mit einem Solldruck innerhalb einer vorgegebenen Spanne dem Kraftstoffeinspritzventil zugeführt werden soll, eine minimale Kraftstoffdruck-Ventilschließkraft eine Kraft ist, die den Ventilkörper durch Kraftstoffdruck hin zu der Sitzoberfläche drängt, wenn der Solldruck in der vorgegebenen Spanne auf einen minimalen Wert eingestellt ist, und die elastische Kraft geringer ist als die minimale Kraftstoffdruck-Ventilschließkraft.
Kraftstoffeinspritzsystem gemäß Anspruch 9 oder 10, wobei die Steuervorrichtung eine Steuereinheit (91) einer mehrstufigen Einspritzung beinhaltet, die dazu konfiguriert ist, das Kraftstoffeinspritzventil derart zu steuern, dass dieses in einem Verbrennungszyklus der Maschine mit interner Verbrennung mehrmals ausgehend von dem Einspritzloch einen Kraftstoff einspritzt.
Kraftstoffeinspritzsystem gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Steuervorrichtung eine Teilhub-Einspritzsteuereinheit (92) beinhaltet, die dazu konfiguriert ist, das Kraftstoffeinspritzventil zu steuern, um einen Ventilschließbetrieb zu starten, nachdem der Ventilkörper von der Sitzoberfläche abgehoben ist und bevor der Ventilkörper dessen maximale Ventilöffnungsposition erreicht.
Kraftstoffeinspritzsystem gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Steuervorrichtung eine Kompressionshub-Einspritzsteuereinheit (93) beinhaltet, die dazu konfiguriert ist, das Kraftstoffeinspritzventil derart zu steuern, dass dieses in einer Dauer, welche einen Teil einer Kompressionshub-Dauer der Maschine mit interner Verbrennung beinhaltet, ausgehend von dem Einspritzloch einen Kraftstoff einspritzt.