DE10309387A1 - Kraftstoffeinspritzvorrichtung - Google Patents

Kraftstoffeinspritzvorrichtung

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Abstract

Ein Ventilelement (20) weist ein Durchgangsloch (22) auf. Wenn das Ventilelement (20) gegen einen Ventilsitz (13) aufgesetzt ist, wird eine Kraftstoffströmung von einer stromaufwärtigen Seite von Kraftstoffeinspritzlöchern (12a) in die Kraftstoffeinspritzlöchern (12a) blockiert. Ein Stab (30) ist in das Durchgangsloch (22) eingesetzt und ein Ventilelement (20) ist relativ zu dem Stab (30) hin- und herbewegbar. Wenn das Ventilelement (20) gegen den Ventilsitz (13) aufgesetzt ist, ist ein Blockierabschnitt (36) des Stabes (30) mit einem Lochsitz (24) im Eingriff. Somit wird eine Strömung des Kraftstoffs von dem Durchgangsloch (22) in die Einspritzlöcher (12a) blockiert. Eine Druckaufnahmefläche des Ventilelements (20), die den Kraftstoffdruck von dem Hochdruckkraftstoff in einer Steuerkammer (40) aufnimmt, ist um einen Betrag einer Querschnittsfläche des Durchgangslochs (22) verringert, sodass eine Kraft, die auf das Ventilelement (20) von dem Kraftstoff in der Steuerkammer (40) in eine Aufsetzrichtung aufgebracht wird, verringert ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung (im folgenden wird die Kraftstoffeinspritzvorrichtung als ein Injektor bzw. eine Einspritzvorrichtung bezeichnet), bei der eine Kraftstoffeinspritzung über die Verwendung eines Kraftstoffdrucks einer Steuerkammer gesteuert wird.
  • Eine vorhergehend vorgeschlagene Einspritzvorrichtung weist eine Steuerkammer auf, die einen Kraftstoffdruck auf eine Düsennadel in eine Aufsetzrichtung zum Aufsetzen der Düsennadel gegen einen Sitz eines Ventilkörpers aufbringt. Die Kraftstoffeinspritzung aus Kraftstoffeinspritzlöchern der Einspritzung durch Steuern des Drucks der Steuerkammer gesteuert. Hochdruckkraftstoff oder druckbeaufschlagter Kraftstoff wird der Steuerkammer aus einer gemeinsamen Leitung zugeführt und ein elektrisch angetriebenes Schaltventil ist zwischen der Steuerkammer und der Niederdruckseite der Einspritzvorrichtung angeordnet, die mit der Aussenseite der Einspritzvorrichtung zum Ableiten von Kraftstoff aus der Einspritzvorrichtung in Verbindung gebracht ist. Wenn das Schaltventil die Steuerkammer von der Niederdruckseite trennt, wird der Druck der Steuerkammer und des von der gemeinsamen Leitung zu der Steuerkammer zugeführten Hochdruckkraftstoffs hoch, und somit wird die Düsennadel gegen den Sitz aufgesetzt. Wenn das Schaltventil die Steuerkammer und die Niederdruckseite verbindet, wird der Hochdruckkraftstoff in der Steuerkammer zu der Niederdruckseite zum Verringern des Drucks der Steuerkammer abgeleitet bzw. abgeführt. Somit wird die Düsennadel von dem Sitz abgesetzt bzw. abgehoben und wird Kraftstoff aus den Einspritzlöchern eingespritzt.
  • Eine Kraft, die von dem Kraftstoff in der Steuerkammer auf die Düsennadel in die Aufsetzrichtung zum Aufsetzen der Düsennadel gegen den Sitz aufgebracht wird, ist proportional zu einer Druckaufnahmefläche (Druckaufnahmeflächeninhalt) der Düsennadel, die den Kraftstoffdruck von der Steuerkammer aufnimmt. Des weiteren ist eine Kraft, die durch den Kraftstoffdruck von um die Düsennadel gelegenen Kraftstoff auf die Düsennadel in eine Hubrichtung zum Abheben der Düsennadel von dem Sitz aufgebracht wird, proportional zu einem Wert von (Querschnittsfläche der Düsennadel-Sitzflächeninhalt der Düsennadel). Neben den Kraftstoffdrücken wird eine Vorspannkraft von einem Federelement, wie zum Beispiel einer Schraubenfeder auf die Düsennadel in die Aufsetzrichtung aufgebracht.
  • In dem getrennten Zustand, bei dem das Schaltventil die Steuerkammer und die Niederdruckseite trennt, können die folgenden Vorteile erzielt werden, wenn eine Differenz zwischen der Kraft, die von dem Kraftstoff in der Steuerkammer auf die Düsennadel in die Aufsetzrichtung aufgebracht wird, und der Kraft, die von dem Kraftstoff um die Düsennadel auf die Düsennadel in die Hubrichtung aufgebracht wird, relativ klein wird, die Gesamtkraft (einschliesslich der Vorspannkraft des Federelements), die auf die Düsennadel in die Aufsetzrichtung aufgebracht wird, relativ klein wird.
    • 1. Da die Kraft, die die Düsennadel gegen den Sitz vorspannt, verringert ist, wird die Abnutzung der Düsennadel und die Abnutzung des Sitzes verringert.
    • 2. Auch wenn der Kraftstoffdruck, der von der gemeinsamen Leitung der Einspritzvorrichtung zugeführt wird, verringert wird, und wenn somit die Kraft, die auf die Düsennadel in die Hubrichtung aufgebracht wird, insbesondere in eine Ventilöffnungsrichtung, verringert wird, kann ein geringer Abfall des Drucks der Steuerkammer eine Bewegung der Düsennadel von dem Sitz weg in die Hubrichtung einleiten bzw. induzieren. Somit wird der Minimaldruck zum Einspritzen von Kraftstoff mit bezug auf den von der gemeinsamen Leitung zugeführten Kraftstoffdruck verringert.
    • 3. Auch wenn der Abfall des Drucks der Steuerkammer relativ klein ist, kann die Düsennadel von dem Sitz abgehoben werden. Somit ist es möglich, die Kraftstoffmenge zu verringern, die von der Steuerkammer zu der Niederdruckseite pro Zeiteinheit beim Öffnen des Schaltventils abgeführt bzw. abgeleitet wird, insbesondere ist es möglich, den Hubbetrag des Schaltventils zu verringern. Da die Antriebskraft zum Antreiben des Schaltventils verringert werden kann, kann eine Grösse bzw. eine Abmessung der elektrischen Antriebsanordnung des Schaltventils verringert werden.
  • Wenn die Vorspannkraft des Federelements verringert ist, wird die Gesamtkraft, die auf die Düsennadel in die Aufsetzrichtung aufgebracht wird, verringert. Jedoch wird für diesen Fall eine Bewegungsgeschwindigkeit in Richtung auf den Sitz zu dem Zeitpunkt des Blockierens (insbesondere des Anhaltens) der Kraftstoffeinspritzung ebenso verringert, so dass die Kraftstoffeinspritzung nicht rasch angehalten werden kann.
  • In dem getrennten Zustand, bei dem das Schaltventil die Steuerkammer und die Niederdruckseite trennt, kann zum Verringern der Differenz zwischen der Kraft, die von dem Kraftstoff in der Steuerkammer auf die Düsennadel in die Aufsetzrichtung aufgebracht wird, und der Kraft, die auf die Düsennadel von dem Kraftstoff um die Düsennadel in die Hubrichtung aufgebracht wird, die Kraft, die von dem Kraftstoff in der Steuerkammer auf die Düsennadel in die Aufsetzrichtung aufgebracht wird, verringert werden oder kann alternativ die Kraft, die von dem Kraftstoff um die Düsennadel auf die Düsennadel in die Hubrichtung aufgebracht wird, erhöht werden. Wenn die Druckaufnahmefläche (Druckaufnahmeflächeninhalt) der Düsennadel, die den Kraftstoffdruck der Steuerkammer aufnimmt, verringert wird, wird die Kraft, die auf die Düsennadel in die Aufsetzrichtung zum Aufsetzen gegen den Sitz aufgebracht wird, verringert. Wenn des weiteren die Sitzfläche (der Sitzenflächeninhalt) der Düsennadel verringert wird, wird die Kraft, die auf die Düsennadel in die Hubrichtung aufgebracht wird, erhöht.
  • Jedoch verursacht die Verringerung der Druckaufnahmefläche (des Druckaufnahmeflächeninhalts) der Düsennadel eine Verringerung des Aussendurchmessers des Druckaufnahmeabschnitts der Düsennadel, der in der Steuerkammer angeordnet ist. Da eine radiale Abmessung des Federelements, das die Düsennadel in die Aufsetzrichtung vorspannt, verringert ist, wird die Vorspannkraft des Federelements, das die Düsennadel in die Aufsetzrichtung vorspannt, nachteilig verringert.
  • Wenn des weiteren die Sitzfläche (der Sitzflächeninhalt) der Düsennadel verringert ist, wird eine offene Fläche einer Öffnung, die zwischen der Düsennadel und dem Sitz definiert ist, zum Zeitpunkt des Abhebens der Düsennadel von dem Sitz verringert. Wenn somit die gleiche Menge des Kraftstoffs von den Einspritzlöchern eingespritzt werden muss, wird eine Kraftstoffeinspritzdauer nachteilig erhöht.
  • Die vorliegende Erfindung ist auf die vorstehend genannten Nachteile gerichtet.
  • Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, eine Abnutzung eines Ventilelements und eines Ventilkörpers zu verringern, und die ebenso in der Lage ist, einen minimalen Kraftstoffeinspritzdruck zum Gestatten einer Verringerung einer Grösse einer elektrischen Antriebsanordnung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung zu verringern.
  • Um die vorstehend genannte Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen, ist eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung vorgesehen, die einen Ventilkörper, ein Ventilelement, ein Federelement, ein Einsetzelement und eine elektrisch angetriebene Drucksteuerungseinrichtung aufweist. Der Ventilkörper ist als ein rohrförmiger Körper mit einem Bodensegment gestaltet und nimmt Kraftstoff von aussen von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung in den rohrförmigen Körper auf. Der Ventilkörper weist zumindest ein Kraftstoffeinspritzloch und einen Ventilsitz auf. Das Kraftstoffeinspritzloch dringt durch das Bodensegment. Der Ventilsitz ist an einer Innenwand des Ventilkörpers um das Kraftstoffeinspritzloch ausgebildet. Das Ventilelement ist hin- und hergehend in dem Ventilkörper aufgenommen. Der Ventilkörper weist ein Durchgangsloch und einen Lochsitz auf. Das Durchgangsloch dringt durch das Ventilelement in eine hin- und hergehende Richtung des Ventilelements hindurch. Der Lochsitz ist an einer inneren Umfangswand des Ventilelements ausgebildet, der das Durchgangsloch definiert. Das Ventilelement ist gegen einen stromaufwärtigen Abschnitt des Ventilsitzes aufsetzbar bzw. ansetzbar, der stromaufwärts von dem Kraftstoffeinspritzloch gelegen ist, um eine Strömung von Kraftstoff von einer stromaufwärtigen Seite des Kraftstoffeinspritzlochs in das Kraftstoffeinspritzloch zu blockieren. Das Federelement spannt das Ventilelement in eine Aufsetzrichtung zum Aufsetzen des Ventilelements gegen den Ventilsitz vor. Das Einsetzelement ist in das Durchgangsloch des Ventilelements eingesetzt. Das Ventilelement ist relativ zu dem Einsetzelement hin- und herbewegbar. Das Einsetzelement weist einen klemmbaren Abschnitt auf, der zwischen dem Lochsitz des Ventilelements und einem stromabwärtigen Abschnitt des Ventilsitzes geklemmt ist, der stromabwärts von dem Kraftstoffeinspritzloch gelegen ist, wenn das Ventilelement gegen den Ventilsitz aufgesetzt ist. Wenn der klemmbare Abschnitt mit dem Lochsitz im Eingriff ist, wird eine Strömung des Kraftstoffs von dem Durchgangsloch des Ventilelements in das Kraftstoffeinspritzloch blockiert. Die elektrisch betriebene Drucksteuerungseinrichtung ist zum Steuern des Kraftstoffdrucks vorgesehen. Die Drucksteuerungseinrichtung weist eine Steuerkammer auf, die Kraftstoffdruck auf das Ventilelement in die Aufsetzrichtung zum Aufsetzen des Ventilelements gegen den Ventilsitz aufbringt. Die Drucksteuerungseinrichtung verbindet und trennt die Steuerkammer und eine Niederdruckseite der Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die mit der Aussenseite der Kraftstoffeinspritzvorrichtung zum Ablassen bzw. Abführen von Kraftstoff aus der Kraftstoffeinspritzvorrichtung in Verbindung steht.
  • Zum Lösen der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ebenso eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung vorgesehen, die einen Ventilkörper, ein äusseres Ventilelement, ein Federelement, ein inneres Ventilelement und eine elektrisch angetriebene Drucksteuerungseinrichtung aufweist. Der Ventilkörper ist als ein rohrförmiger Körper mit einem Bodensegment gestaltet und nimmt Kraftstoff von aussen von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung in den rohrförmigen Körper auf. Der Ventilkörper weist zumindest ein Kraftstoffeinspritzloch einer ersten Bauart, zumindest ein Kraftstoffeinspritzloch einer zweiten Bauart und einen Ventilsitz auf. Das Kraftstoffeinspritzloch der ersten Bauart dringt durch das Bodensegment hindurch. Das Kraftstoffeinspritzloch der zweiten Bauart dringt durch das Bodensegment hindurch und ist stromabwärts von dem Kraftstoffeinspritzloch der ersten Bauart positioniert. Der Ventilsitz ist an einer Innenwand des Ventilkörpers um das Kraftstoffeinspritzloch der ersten Bauart und das Kraftstoffeinspritzloch der zweiten Bauart ausgebildet. Das äussere Ventilelement ist hin- und herbewegbar in dem Ventilkörper aufgenommen. Das äussere Ventilelement weist ein Durchgangsloch und einen Lochsitz auf. Das Durchgangsloch dringt durch das äussere Ventilelement in eine hin- und hergehende Richtung des äusseren Ventilelements hindurch. Der Lochsitz ist an einer inneren Umfangswand des äusseren Ventilelements ausgebildet, der das Durchgangsloch definiert. Das äussere Ventilelement ist gegen einen stromaufwärtigen Abschnitt des Ventilsitzes aufsetzbar, der stromaufwärts von dem Kraftstoffeinspritzloch der ersten Bauart gelegen ist, um die Strömung des Kraftstoffs von der stromaufwärtigen Seite des Kraftstoffeinspritzlochs der ersten Bauart in das Kraftstoffeinspritzloch der ersten Bauart und das Kraftstoffeinspritzloch der zweiten Bauart zu blockieren. Das Federelement spannt das äussere Ventilelement in eine Aufsetzrichtung zum Aufsetzen des äusseren Ventilelements gegen den Ventilsitz vor. Das innere Ventilelement ist in das Durchgangsloch des äusseren Ventilelements so eingesetzt, dass das innere Ventilelement und das äussere Ventilelement relativ zueinander hin- und herbewegbar sind. Das innere Ventilelement ist gegen einen Zwischenabschnitt des Ventilsitzes aufsetzbar, der zwischen dem Einspritzloch der ersten Bauart und dem Einspritzloch der zweiten Bauart gelegen ist, um die Strömung des Kraftstoffs von der stromaufwärtigen Seite des Kraftstoffeinspritzlochs der zweiten Bauart in das Kraftstoffeinspritzloch der zweiten Bauart zu blockieren. Das innere Ventilelement weist einen Blockierabschnitt auf, der die Strömung des Kraftstoffs von dem Durchgangsloch des äusseren Ventilelements in das Kraftstoffeinspritzloch der ersten Bauart und das Kraftstoffeinspritzloch der zweiten Bauart blockiert, wenn das innere Ventilelement von dem Ventilsitz abgehoben wird, so dass der Blockierabschnitt mit dem Lochsitz im Eingriff ist. Die elektrisch angetriebene Drucksteuerungseinrichtung ist zum Steuern des Kraftstoffdrucks vorgesehen. Die Drucksteuerungseinrichtung weist eine erste Steuerkammer, eine Hochdruckkammer und eine zweite Steuerkammer auf. Die erste Steuerkammer bringt einen Kraftstoffdruck auf das äussere Ventilelement in die Aufsetzrichtung zum Aufsetzen des äusseren Ventilelements gegen den Ventilsitz auf. Die Hochdruckkammer bringt einen Kraftstoffdruck auf das innere Ventilelement in einer Aufsetzrichtung zum Aufsetzen des inneren Ventilelements gegen den Ventilsitz auf. Die zweite Steuerkammer bringt einen Kraftstoffdruck auf das innere Ventilelement in eine Hubrichtung zum Abheben des inneren Ventilelements von dem Ventilsitz auf. Die Drucksteuereinrichtung verbindet und trennt jede der ersten und zweiten Steuerkammern und eine Niederdruckseite der Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die mit einer Aussenseite der Kraftstoffeinspritzvorrichtung zum Ableiten bzw. Ablassen von Kraftstoff aus der Kraftstoffeinspritzvorrichtung in Verbindung steht.
  • Die Erfindung wird gemeinsam mit den zusätzlichen Aufgaben, Merkmalen und ihren Vorteilen am besten aus der folgenden Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und den zugehörigen Zeichnungen verstanden.
  • Fig. 1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Einspritzvorrichtung gemäss einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 2 ist eine schematische Querschnittsansicht, die Fig. 1 ähnlich ist, die einen Kraftstoffeinspritzzustand der Einspritzvorrichtung zeigt;
  • Fig. 3 ist eine schematische Querschnittansicht einer Einspritzvorrichtung gemäss einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 4 ist eine schematische Querschnittsansicht, die Fig. 3 ähnlich ist, die einen Kraftstoffeinspritzzustand der Einspritzvorrichtung zeigt;
  • Fig. 5 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Einspritzvorrichtung gemäss einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 6 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Einspritzvorrichtung gemäss einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 7 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Einspritzvorrichtung gemäss einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 8 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Einspritzvorrichtung gemäss einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 9 ist eine Grafik, die eine Kraftstoffeinspritzrate der Einspritzvorrichtung des sechsten Ausführungsbeispiels über die Zeit zeigt;
  • Fig. 10 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Einspritzvorrichtung gemäss einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 11 ist eine Grafik, die eine Kraftstoffeinspritzrate der Einspritzvorrichtung des siebten Ausführungsbeispiels über die Zeit zeigt;
  • Fig. 12 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Einspritzvorrichtung gemäss einem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 13 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Schaltventils einer Einspritzvorrichtung gemäss einem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 14 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Schaltventils einer Einspritzvorrichtung gemäss einem zehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
    • Erstes Ausführungsbeispiel
  • Fig. 1 zeigt eine Einspritzvorrichtung (Kraftstoffeinspritzvorrichtung) gemäss einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Einspritzvorrichtung 1 wird bei einem Dieselverbrennungsmotor verwendet. Ein Hochdruckkraftstoff (druckbeaufschlagter Kraftstoff) wird von einer gemeinsamen Leitung (Common-Rail) (nicht dargestellt) einem Hochdruckkraftstoffdurchgang 200 der Einspritzvorrichtung 1 zugeführt. Ein Ventilkörper 12, eine Öffnungsplatte 14 und ein Ventilgehäuse 16 sind durch eine Haltemutter 18 zusammengehalten. Der Ventilkörper 12 ist als ein hohler rohrförmiger Körper mit einem Bodensegment bzw. einem Bodenabschnitt ausgebildet. Eine Vielzahl von Kraftstoffeinspritzlöchern 12a erstrecken sich durch das Bodensegment des Ventilkörpers 12.
  • Ein Ventilelement 20 weist ein Durchgangsloch 22 auf, das sich durch das Ventilelement 20 in eine hin- und hergehende Richtung des Ventilelementes 20 erstreckt. Ein ringförmiger Lochsitz 24 ist an einer inneren Umfangswand des Ventilelementes 20 ausgebildet, der das Durchgangsloch 22 definiert. Das Ventilelement 20 ist hin- und hergehend in dem Ventilkörper 12 aufgenommen. Ein Eingriffsabschnitt 26 des Ventilelementes 20 ist gegen einen stromaufwärtigen Abschnitt eines Ventilsitzes 13 aufsetzbar, der an einer inneren Wand des Ventilkörpers 12 an einer Position außerhalb beziehungsweise nach außen gerichtet von den Einspritzlöchern 12a ausgebildet ist, insbesondere an einer stromaufwärtigen Seite der Einspritzlöcher 12a. Das Ventilelement 20 ist durch eine Schraubenfeder (als ein Federelement dienend) 28 in eine Aufsetzrichtung zum Aufsetzen des Ventilelementes 20 gegen den Ventilsitz 13 vorgespannt. Wenn das Ventilelement 20 gegen den Ventilsitz 13 aufgesetzt ist, wird die Kraftstoffströmung von einer stromaufwärtigen Seite der Einspritzlöcher 12a in die Einspritzlöcher 12a blockiert.
  • Eine Kraftstoffkammer 202 ist zwischen dem Ventilkörper 12 und dem Ventilelement 20 ausgebildet. Der Hochdruckkraftstoffdurchgang 200 und die Kraftstoffkammer 202 sind miteinander verbunden. Eine Kraft wird von einem Hochdruckkraftstoff in der Kraftstoffkammer 202 auf das Ventilelement 20 in eine Hubrichtung zum Anheben oder Abheben des Ventilelements 20 von dem Ventilsitz 13 aufgebracht.
  • Ein Stab 30, der als ein Einsetzelement dient, ist in das Durchgangsloch 22 eingesetzt. Das Ventilelement 20 ist relativ zu dem Stab 30 hin- und herbewegbar. Ein Ende 32 des Stabes 30, das an der Seite entgegengesetzt zu den Kraftstoffeinspritzlöchern 12a gelegen ist, ist in die Öffnungsplatte 14 eingesetzt, die als ein stationäres Element dient. Der Stab 30 ist zwischen einem stromabwärtigen Abschnitt des Ventilsitzes 13, der stromabwärts von den Einspritzlöchern 12a gelegen ist, und der Öffnungsplatte 14 geklemmt, und eine Hin- und Herbewegung des Stabes 30 wird verhindert. Der Stab 30 weist einen Kopf (als einen klemmbaren Abschnitt beziehungsweise einen Klemmabschnitt) 34 auf, der an dem anderen Ende des Stabes 30 an einer Seite des Einspritzloches 12a angeordnet ist. Der Kopf 34 weist einen Eingriffsabschnitt 35 und eine Blockierabschnitt 36 auf. Der Eingriffabschnitt 35 des Kopfes 34 ist mit dem Ventilsitz 13 in Eingriff bringbar und der Blockierabschnitt 36 des Kopfes 34 ist mit dem Lochsitz 24 in Eingriff bringbar. Wenn das Ventilelement 20 gegen den Ventilsitz 13 aufgesetzt wird, wie in Fig. 1 gezeigt ist, wird der Kopf 34 zwischen den Lochsitz 24 und den Ventilsitz 13 geklemmt und wird der Blockierabschnitt 36 mit dem Lochsitz 24 in Eingriff gebracht. Wenn der Lochsitz 24 mit dem Blockierabschnitt 36 in Eingriff gebracht ist, wird die Kraftstoffströmung von dem Durchgangsloch 22 in die Einspritzlöcher 12a blockiert.
  • Eine Steuerkammer 40 ist angrenzend an ein Ende des Ventilelementes 20 an einer Seite entgegengesetzt zu den Einspritzlöchern 12a ausgebildet. Der Hochdruckkraftstoff wird von dem Hochdruckkraftstoffdurchgang 200 der Steuerkammer 40 durch einen Verbindungsdurchgang 204 zugeführt. Eine Drossel 205 ist in dem Verbindungsdurchgang 204 angeordnet. Ein Verbindungsdurchgang 210 ist mit der Steuerkammer 40 verbunden. Eine Drossel 211 ist in dem Verbindungsdurchgang 210 angeordnet. Ein (nicht gezeigtes) Schaltventil, das elektrisch angetrieben ist und als eine Unterbrechereinrichtung dient, ist in dem Verbindungsdurchgang 210 an seiner Niederdruckseite angeordnet, die mit der Außenseite der Einspritzvorrichtung zum Ableiten von Kraftstoff aus der Einspritzvorrichtung in Verbindung steht. Wenn das Schaltventil geöffnet wird, wird der Hochdruckkraftstoff in der Steuerkammer 40 zu der Niederdruckseite abgeleitet. Das (nicht gezeigte) Schaltventil und die Steuerkammer 40 bilden eine Drucksteuereinrichtung.
  • Wenn das Schaltventil geschlossen wird, wird der Hochdruck in der Steuerkammer 40 erzeugt. Da das Ventilelement 20 relativ zu dem Stab hin- und herbewegbar ist, ist eine Kraft F1, die von dem Kraftstoff in der Steuerkammer 40 auf das Ventilelement 20 in die Aufsetzrichtung zum Aufsetzen des Ventilelementes 20 gegen den Ventilsitz 13 aufgebracht wird, durch die folgende Gleichung gegeben:

    F1 = (π/4) (a2-b2),

    wobei "a" ein Außendurchmesser des Ventilelementes 20 ist, und wobei "b" ein Innendurchmesser des Durchgangsloches 22 ist. Wenn des Weiteren das Ventilelement 20 gegen den Ventilsitz 13 aufgesetzt wird, ist eine Kraft F2, die von dem Kraftstoff in der Kraftstoffkammer 202 auf das Ventilelement 20 in die Hubrichtung zum Anheben oder zum Abheben des Ventilelementes 20 von dem Ventilsitz 13 aufgebracht wird, durch die folgende Gleichung gegeben:

    F2 = (π/4) (a2-c2),

    wobei "c" ein Durchmesser des Sitzes (oder einfach als ein Sitzdurchmesser bezeichnet) des Ventilelementes 20 ist. Wenn das Ventilelement 20 gegen den Ventilsitz 13 aufgesetzt wird, wird eine Bedingung von F1 + FS > F2 gebildet, wobei FS eine Vorspannkraft der Schraubenfeder 28 ist.
  • Eine Durchgangsquerschnittsfläche der Drossel 211 ist größer als eine Durchgangsquerschnittsfläche der Drossel 205. Wenn somit das Schaltventil geöffnet wird, fällt der Druck in der Steuerkammer 40 ab. Wenn der Druck in der Steuerkammer 40 abfällt und somit eine Bedinung von F1 + FS < F2 gebildet wird, wird das Ventilelement 20 von dem Ventilsitz 13 abgehoben, wie in Fig. 2 gezeigt ist, und wird Kraftstoff von den Einspritzlöchern 12a eingespritzt. Wenn das Ventilelement 20 von dem Ventilsitz 13 abgehoben wird, ist eine Kraft F3, die von dem Kraftstoff in der Kraftstoffkammer 202 auf das Ventilelement 20 in die Hubrichtung aufgebracht wird, durch die folgende Gleichung gegeben:

    F3 = (π/4) (a2-d2),

    wobei "d" ein Innendurchmesser eines Abschnittes des Ventilelementes 20, der den Kopf 34 aufnimmt. Auch wenn das Ventilelement 20 von dem Ventilsitz 13 abgehoben wird, erhöht sich die Kraft, die auf das Ventilelement 20 in die Hubrichtung aufgebracht wird, nicht rasch, so dass der Hubbetrag des Ventilelementes 20 einfach gesteuert werden kann.
  • Wenn bei dem in Fig. 2 gezeigten Kraftstoffeinspritzzustand das Schaltventil geschlossen wird, wird der Druck in der Steuerkammer 40 erhöht. Wenn der Druck in der Steuerkammer 40 erhöht wird und somit eine Bedingung von F1 + FS > F3 gebildet wird, wird das Ventilelement 20 in Richtung auf den Ventilsitz 13 bewegt und wird gegen den Ventilsitz 13 aufgesetzt. Auf diese Weise wird die Kraftstoffeinspritzung von den Einspritzlöchern 12a blockiert.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, ist die Kraft F1, die von dem Hochdruckkraftstoff in der Steuerkammer 40 auf das Ventilelement 20 aufgebracht wird, F1 = (π/4) (a2-b2). Eine Druckaufnahmefläche (Druckaufnahmeflächeninhalt) (π/4) (a2-b2) des Ventilelementes 20, die den Kraftstoffdruck von dem Kraftstoff in der Steuerkammer 40 aufnimmt, ist kleiner als eine Fläche beziehungsweise ein Flächeninhalt (π/4) a2, die durch den Außendurchmesser "a" des Ventilelementes 20 definiert ist, um einen Betrag einer Querschnittsfläche (Querschnittsflächeninhalt) πb2/4 des Durchgangsloches 22. Somit ist die Kraft, die von dem Hochdruckkraftstoff in der Steuerkammer 40 auf das Ventilelement 20 in die Aufsetzrichtung aufgebracht wird, verringert.
  • Da die Vorspannkraft zum Vorspannen des Ventilelementes 20 gegen den Ventilsitz 13 verringert ist, kann die Abnutzung des Ventilelementes 20 und die Abnutzung des Ventilsitzes 13 vorteilhaft verringert werden.
  • Des Weiteren wird ohne Verringern des Außendurchmessers des Ventilelements 20 eine Differenz zwischen der Kraft, die auf das Ventilelement 20 in die Aufsetzrichtung aufgebracht wird, und der Kraft, die auf das Ventilelement 20 in die Hubrichtung aufgebracht wird, vorteilhaft verringert. Da das eine Verringerung eines Außendurchmessers der Schraubenfeder 28 verhindert, wird eine Verringerung der Vorspannkraft der Schraubenfeder 28 zum Vorspannen des Ventilelements 20 in Richtung auf den Ventilsitz 13 verhindert. Somit kann eine Verringerung einer Bewegungsgeschwindigkeit des Ventilelements 20 in Richtung auf den Ventilsitz 13 zum Zeitpunkt des Anhaltens der Kraftstoffeinspritzung vorteilhaft verhindert werden.
  • Des weiteren wird eine Differenz zwischen der Kraft, die auf das Ventilelement 20 in die Aufsetzrichtung aufgebracht wird und die die Vorspannkraft der Schraubenfeder 28 einschließt, und der Kraft, die auf das Ventilelement 20 in die Hubrichtung aufgebracht wird verringert. Auch wenn ein Abfall des Drucks in der Steuerkammer 40 relativ klein ist, wird das Ventilelement 20 wirksam von dem Ventilsitz 13 abgehoben. Somit kann die Kraftstoffmenge, die aus der Steuerkammer 40 zu der Niederdruckseite pro Zeiteinheit abgeleitet wird, verringert werden. Da eine offene Fläche (offener Flächeninhalt) des Schaltventils, insbesondere der maximale Hubbetrag des Schaltventils verringert werden kann, kann die Antriebskraft des elektrisch angetriebenen Schaltventils verringert werden und kann somit die Größe einer elektrischen Antriebsanordnung des Schaltventils verringert werden.
  • Eine Differenz zwischen der Kraft, die auf das Ventilelement 20 in die Aufsetzrichtung aufgebracht wird, kann ohne Vergrößern der Kraft, die auf das Ventilelement 20 in die Hubrichtung aufgebracht wird, durch Verringern des Sitzdurchmessers c des Ventilelement 20 verringert werden. Da eine offene Fläche (offener Flächeninhalt) einer Öffnung, die zwischen dem Ventilelement 20 und dem Ventilsitz 13 definiert ist, zu dem Zeitpunkt des Abhebens des Ventilelements 20 von dem Ventilsitz 13 nicht verringert ist, wird die Kraftstoffmenge, die aus den Einspritzlöchern 12a pro Zeiteinheit eingespritzt wird, nicht verringert. Somit wird eine Verlängerung einer Kraftstoffeinspritzdauer zum Einspritzen einer vorbestimmten Kraftstoffmenge verhindert.
  • In dem ersten Ausführungsbeispiel ist der Stab 30, der als das Einsetzelement dient, das in das Durchgangsloch 22 des Ventilelements 20 eingesetzt ist, zwischen der Öffnungsplatte 14 und dem Ventilsitz 13 zum Verhindern einer Hin- und Herbewegung des Stabes 30 geklemmt. Alternativ ist es möglich, eine Hin- und Herbewegung des Stabes 30 durch verringern einer Länge des Stabes 30 an dem Ende des Stabes 30 an der Seite entgegengesetzt zu den Einspritzlöchern 12a zu gestatten, so dass der Stab 30 nicht zwischen der Öffnungsplatte 14 und dem Ventilsitz 13 geklemmt ist.
    • Zweites Ausführungsbeispiel
  • Fig. 3 zeigt eine Einspritzvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bauteile, die denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels ähnlich sind, werden durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
  • Ein Stab 50, der als ein Einsetzelement dient, ist in das Durchgangsloch 22 eingesetzt. Das Ventilelement 20 ist Hin- und Her bewegbar relativ zu dem Stab 50. Der Stab 50 ist zwischen einem stromabwärtigen Abschnitt des Ventilsitzes 13, der stromabwärts von den Einspritzlöchern 12a gelegen ist, und der Öffnungsplatte 14 geklemmt und einer Hin- und Herbewegung des Stabes 50 wird somit verhindert. Der Stab 50 weißt einen Kopf 52, der als ein klemmbarer Abschnitt beziehungsweise ein Klemmabschnitt dient, an einem Ende des Stabes 50 an der Seite der Einspritzlöcher 12a auf. Wenn, wie in Fig. 3 gezeigt ist, das Ventilelement 20 gegen den Ventilsitz 13 aufgesetzt wird, wird der Kopf 52 zwischen dem Lochsitz 24 und dem Ventilsitz 13 geklemmt. Der Kopf 52 weißt einen Blockierabschnitt 53 auf, der mit dem Lochsitz 24 in eingriff bringbar ist. Der Blockierabschnitt 53 hat eine Glockenform und ist elastisch verformbar. Wenn das Ventilelement 20 gegen den Ventilsitz 13 gesetzt wird, werden der Lochsitz 24 und der Blockierabschnitt 53 miteinander in eingriff gebracht und wird der Blockierabschnitt 53 elastisch verformt. Die Strömung von Kraftstoff von dem Durchgangsloch 22 in die Einspritzlöcher 12a wird durch den Eingriff zwischen dem Lochsitz 14 und dem Blockierabschnitt 53 blockiert. Wenn, wie in Fig. 4 gezeigt ist, das Ventilelement 20 von dem Ventilsitz 13 abgehoben wird und der Lochsitz 24 von dem Blockierabschnitt 53 beabstandet ist, wird der Blockierabschnitt 53 auf seine Ursprungsgestalt zurückgestellt, welche die Gestalt des Blockierabschnitts 53 vor seiner elastischen Verformung ist.
  • Auch für den Fall, bei dem ein Grad einer Genauigkeit eines axialen Abstands zwischen dem Lochsitz 24 und dem Eingriffsabschnitt 26 und/oder ein Grad einer Genauigkeit einer axialen Länge des Kopfes 52 relativ gering sind, kann der Eingriffsabschnitt 26 gegen den Ventilsitz 13 aufgrund der elastischen Verformung des Blockierabschnitts 53 aufgesetzt werden, solange der axiale Abstand zwischen dem Lochsitz 24 und dem Eingriffsabschnitt 26 kleiner als die axiale Länge des Kopfes 52 innerhalb eines elastisch verformbaren Bereichs des Blockierabschnitts 53 liegt. Somit wird die Bearbeitung des Ventilelements 20 und die Bearbeitung des Stabs 50 vereinfacht.
    • Drittes und viertes Ausführungsbeispiel
  • Fig. 5 zeigt eine Einspritzvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und Fig. 6 zeigt eine Einspritzvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In jedem von dem vierten und dem fünften Ausführungsbeispiel ist ein Aufbau eines Schaltventils gezeigt, das bei der Einspritzvorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels verwendet wird, das als die Unterbrechereinrichtung zum wahlweisen Verbinden und Trennen der Steuerkammer 40 und der Niederdruckseite bei der Drucksteuereinrichtung dient. Eine piezoelektrische Elementanordnung (einschließlich einem oder mehrerer piezoelektrischer Elemente) oder ein Solenoid wird als die elektrische Antriebsanordnung des Schaltventils des dritten Ausführungsbeispiels oder des vierten Ausführungsbeispiels verwendet. Bauteile, die denjenigen des zweiten Ausführungsbeispiels ähnlich sind, werden durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
  • Bei dem Schaltventil gemäß dem 3. Ausführungsbeispiel, das in Fig. 5 gezeigt ist, wird das Ventilelement 60 gegen eine Endfläche 14a der Öffnungsplatte 14 aufgesetzt, die an der Auslassseite des Verbindungsdurchgangs 210 gelegen ist, wenn die elektrische Antriebsanordnung des Schaltventils energiebeaufschlagt ist, um die Steuerkammer 40 von der Niederdruckseite zu trennen. Wenn die elektrische Antriebsanordnung des Schaltventils abgeregt wird, wird das Ventilelement 60 von der Endfläche 14a abgehoben und werden die Steuerkammer 40 und die Niederdruckseite miteinander verbunden.
  • Bei dem Schaltventil gemäß dem 4. Ausführungsbeispiel, das in Fig. 6 gezeigt ist, können ein Stab 72 eines Ventilelements 70 und eine Kugel 74 miteinander eingreifen. Wenn die elektrische Antriebsanordnung abgeregt ist, ist das Ventilelement 70 oberhalb von der in Fig. 6 gezeigten Position positioniert und ist die Kugel 74 gegen einen Sitz 76 des Ventilgehäuses 16 aufgesetzt. Somit wird ein niederdruckseitiger Auslass des Verbindungsdurchgangs 210 geschlossen und werden die Steuerkammer 40 und die Niederdruckseite voneinander getrennt. Wenn die elektrische Antriebsanordnung des Schaltventils erregt ist, wird das Ventilelement 70 in die nach unten weisende Richtung in Fig. 6 bewegt und wird die Kugel 74 von dem Sitz 76 abgehoben. Auf diese Weise wird die Steuerkammer 40 und die Niederdruckseite miteinander verbunden.
    • Fünftes Ausführungsbeispiel
  • Fig. 7 zeigt eine Einspritzvorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bauteile, die denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels ähnlich sind, werden durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
  • Ein Eingriffsabschnitt 82 eines Ventilelements 80, der mit dem Ventilsitz 13 in Eingriff bringbar ist, ist als ein dünner ringförmiger Körper ausgebildet und ist elastisch verformbar. Ein Lochsitz 83 ist an einer inneren Umfangswand eines Basisendes des Eingriffsabschnitts 82 des Ventilelements 80 ausgebildet, der das Durchgangsloch 22 ausbildet.
  • Ein Stab 84, der als ein Einsetzelement dient, ist in das Durchgangsloch 22 eingesetzt. Das Ventilelement 80 ist relativ zu dem Stab 84 hin- und her bewegbar. Der Stab 84 ist zwischen einem stromabwärtigen Abschnitt des Ventilsitzes 13, der stromabwärts von den Einspritzlöchern 12a gelegen ist, und der Öffnungsplatte 14 geklemmt und eine Hin- und Herbewegung des Stabes 84 wird so verhindert. Der Stab 84 weist einen Kopf 86, der als ein klemmbarer Abschnitt beziehungsweise ein Klemmabschnitt dient, an einem Ende des Stabes 84 an der Seite der Einspritzlöcher 12a auf. Wenn, wie in Fig. 7 gezeigt ist, das Ventilelement 80 gegen den Ventilsitz 13 aufgesetzt ist, wird der Kopf 86 zwischen dem Lochsitz 83 und dem Ventilsitz 13 geklemmt. Ein Auslaufen von Kraftstoff aus dem Durchgangsloch 22 in die Einspritzlöcher 12a wird durch den Eingriff zwischen dem Lochsitz 83 und dem Kopf 86 blockiert. Wenn der Eingriffsabschnitt 82 gegen den Ventilsitz 13 aufgesetzt ist, wird der Eingriffsabschnitt 82 elastisch verformt.
  • Auch für einen Fall, bei dem ein Grad einer Genauigkeit eines axialen Abstands zwischen dem Lochsitz 83 und dem Eingriffsabschnitt 82 und/oder ein Grad einer Genauigkeit einer axialen Länge des Kopfes 86 relativ gering sind, kann solange der axiale Abstand zwischen dem Lochsitz 83 und dem Eingriffsabschnitt 82 länger als die axiale Länge des Kopfes 86 innerhalb eines elastisch verformbaren Bereichs des Eingriffsabschnitts 82 ist, der Lochsitz 83 mit dem Kopf 86 aufgrund der elastischen Verformung des Eingriffsabschnitts 82 zu dem Zeitpunkt des Aufsetzens des Ventilelements 80 gegen den Ventilsitz 13 in Eingriff gebracht werden, während der Eingriffsabschnitt 82 gegen den Ventilsitz 13 aufgesetzt ist. Somit können die Bearbeitung des Ventilelements 80 und die Bearbeitung des Stabes 84 vereinfacht werden.
    • Sechstes Ausführungsbeispiel
  • Fig. 8 zeigt eine Einspritzvorrichtung gemäß einem Sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bauteile, die denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels ähnlich sind, werden durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
  • Eine Vielzahl von Kraftstoffeinspritzlöchern 12a einer ersteh Bauart und eine Vielzahl von Kraftstoffeinspritzlöchern 12b einer zweiten Bauart erstrecken sich durch den Ventilkörper 12, sodass die Kraftstoffeinspritzlöcher 12b der zweiten Bauart stromabwärts von den Kraftstoffeinspritzlöchern 12a der ersten Bauart positioniert sind (anders gesagt sind die Kraftstoffeinspritzlöcher 12b der zweiten Bauart entfernt von den Kraftstoffeinspritzlöchern 12a der ersten Bauart in dem Ventilkörper 12a positioniert). Ein äußeres Ventilelement 90 ist gegen einen stromaufwärtigen Abschnitt des Ventilsitzes 13 aufsetzbar, der stromaufwärts von den Kraftstoffeinspritzlöchern 12a der ersten Bauart gelegen ist. Ein inneres Ventilelement 100 ist gegen einen Zwischenabschnitt des Ventilsitzes 13 aufsetzbar, der zwischen den Kraftstoffeinspritzlöchern 12a der ersten Bauart und den Kraftstoffeinspritzlöchern 12b der zweiten Bauart gelegen ist. Das äußere Ventilelement 90 weist ein Durchgangsloch 92 auf, das sich in eine hin- und hergehende Richtung des äußeren Ventilelements 90 erstreckt. Ein Lochsitz 94 ist an einer inneren Umfangswand des äußeren Ventilelements 90 ausgebildet, der das Durchgangsloch 92 definiert. Das innere Ventilelement 100 ist in das Durchgangsloch 92 eingesetzt. Das äußere Ventilelement 90 und das innere Ventilelement 100 können sich relativ zueinander hin- und her bewegen. Das innere Ventilelement 100 weist einen Kopf 102 an einem Ende des inneren Ventilelements 100 an der Seite der Kraftstoffeinspritzlöcher 12a, 12b auf. Der Kopf 102 weist einen Blockierabschnitt 103 auf, der an einer Seite entgegengesetzt zu den Kraftstoffeinspritzlöchern 12a, 12b gelegen ist, und mit dem Lochsitz 94 des äußeren Ventilelements 90 in eingriff bringbar ist. Wenn der Blockierabschnitt 103 mit dem Lochsitz 94 in eingriff gebracht ist, wird die Kraftstoffströmung von dem Durchgangsloch 92 zu den Kraftstoffeinspritzlöchern 12a der ersten Bauart und den Kraftstoffeinspritzlöchern 12b der zweiten Bauart blockiert.
  • Die Steuerkammer 40, die als eine erste Steuerkammer dient, ist angrenzend an das Ende des äußeren Ventilelements 90 an der Seite entgegengesetzt zu den Kraftstoffeinspritzlöchern 12a, 12b der ersten und zweiten Bauart angeordnet. Eine Hochdruckkammer 220 ist angrenzend an das Ende des inneren Ventilelements 100 an der Seite entgegengesetzt zu den Kraftstoffeinspritzlöchern 12a, 12b der ersten und zweiten Bauart angeordnet. Die Hochdruckkammer 220 ist mit dem Hochdruckkraftstoffdurchgang 200 über einen Verbindungsdurchgang 222 verbunden und bringt einen Kraftstoffhochdruck auf das innere Ventilelement 100 in eine Ventilschließrichtung, insbesondere in eine Aufsetzrichtung zum Aufsetzen des inneren Ventilelements 100 gegen den Ventilsitz 13 auf. Eine Steuerkammer 230, die als eine zweite Steuerkammer dient, ist mit dem Hochdruckkraftstoffdurchgang 200 über einen Verbindungsdurchgang 232 verbunden. Eine Drossel 233 ist in dem Verbindungsdurchgang 232 angeordnet. Der Kraftstoffdruck der Steuerkammer 230 wird auf das innere Ventilelement 100 in eine Hubrichtung zum Anheben beziehungsweise Abheben des inneren Ventilelements 100 von dem Ventilsitz 13 aufgebracht. Eine Schraubenfeder 120, die als ein Federelement dient, bringt die Vorspannkraft auf das innere Ventilelement 100 in die Hubrichtung zum Abheben des inneren Ventilelements 100 von dem Ventilsitz 13 auf. Die Steuerkammer 230 ist mit dem (nicht gezeigten) Schaltventil über einen Verbindungsdurchgang 234 verbunden. Eine Drossel 235 ist in dem Verbindungsdurchgang 234 angeordnet. Eine Durchgangsquerschnittsfläche der Drossel 235 ist größer als eine Durchgangsquerschnittsfläche der Drossel 233.
  • Die Steuerkammer 40, die Hochdruckkammer 220, die Steuerkammer 230 und das (nicht gezeigte) Schaltventil bilden die Drucksteuereinrichtung und das Schaltventil dient als die Unterbrechereinrichtung zum wahlweisen Verbindung und Trennen der Niederdruckseite und jeder der Steuerkammern 40, 230. Das elektrisch angetriebene Schaltventil, das in dem 3. Ausführungsbeispiel oder dem 4. Ausführungsbeispiel beschrieben ist, kann als das Schaltventil der Drucksteuereinrichtung verbindet werden, die wahlweise die Niederdruckseite und jede der Steuerkammern 40, 230 verbindet und trennt. In dem sechsten Ausführungsbeispiel wird das einzelne Schaltventil, das in dem vierten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, zum Verbinden und Trennen der Niederdruckseite und jeder der Steuerkammern 40, 230 verwendet.
  • Wenn das Schaltventil entregt ist, wird eine Summe der Kräfte, die auf das äußere Ventilelement 90 von der Vorspannkraft der Schraubenfeder 28 und des Kraftstoffdrucks der Steuerkammer 40 in die Aufsetzrichtung aufgebracht wird, größer als eine Kraft, die auf das äußere Ventilelement 90 von dem Kraftstoffdruck der Kraftstoffkammer 202 in die Hubrichtung aufgebracht wird, so dass das äußere Ventilelement 90 gegen den Ventilsitz 13 aufgesetzt wird. Des weiteren ist zu diesem Zeitpunkt eine Summe von Kräften, die auf das innere Ventilelement 100 aufgebracht werden, aus der Vorspannkraft der Schraubenfeder 120 und dem Kraftstoffdruck der Steuerkammer 230 in die Hubrichtung größer als eine Kraft, die auf das innere Ventilelement 100 aufgebracht wird, aus dem Kraftstoffdruck der Hochdruckkammer 220 in die Aufsetzrichtung, so dass der Kopf 102 des inneren Ventilelements 100, der das Ende des inneren Ventilelements 100 an der Seite der Kraftstoffeinspritzlöcher 12a, 12b ist, von dem Ventilsitz 13 abgehoben wird. Ebenso wird der Blockierabschnitt 103 des Kopfes 102 mit dem Lochsitz 94 in Eingriff gebracht. Somit wird Kraftstoff von den Kraftstoffeinspritzlöchern 12a der ersten Bauart und den Kraftstoffeinspritzlöchern 12b der zweiten Bauart nicht eingespritzt.
  • Wenn das Schaltventil Energiebeaufschlagt beziehungsweise erregt ist, werden die Verbindungsdurchgänge 210, 234 mit der Niederdruckseite verbunden. Ein Volumen der Steuerkammer 230 ist kleiner als ein Volumen der Steuerkammer 40. Wenn somit die gleiche Kraftstoffmenge von der Steuerkammer 230 und der Steuerkammer 40 abgeleitet wird, ist eine Rate des Druckabfalls in der Steuerkammer 230 größer als eine Rate des Druckabfalls in der Steuerkammer 40. Als Folge wird eine Zeit, bei der die Kraft, die auf das innere Ventilelement 100 aus dem Kraftstoffdruck der Hochdruckkammer 220 in die Aufsetzrichtung des inneren Ventilelements 100 aufgebracht wird, größer als die Summe von Kräften wird, die auf das innere Ventilelement 100 aus dem Kraftstoffdruck der Steuerkammer 230 und der Vorspannkraft der Schraubenfeder 120 in die Hubrichtung des inneren Ventilelements 100 aufgebracht werden, früher als eine Zeit, bei der die Kraft, die auf das äußere Ventilelement 90 aus dem Kraftstoff der Kraftstoffkammer 220 in die Hubrichtung des äußeren Ventilelements 90 aufgebracht wird, größer als die Summe von Kräften wird, die auf das äußere Ventilelement 90 aus dem Kraftstoffdruck der Steuerkammer 40 und der Vorspannkraft der Schraubenfeder 28 in die Aufsetzrichtung des äußeren Ventilelements 90 aufgebracht wird. Somit wird der Blockierabschnitt 103 des inneren Ventilelements 100 von dem Lochsitz 94 abgehoben und wird der Kopf 102 gegen den Ventilsitz 13 aufgesetzt, bevor das äußere Ventilelement 90 von dem Ventilsitz 13 abgehoben ist. Da in diesem Zustand der Blockierabschnitt 103 von dem Lochsitz 94 entfernt positioniert ist, kann der Kraftstoff in dem Durchgangsloch 92 geringfügig aus den Kraftstoffeinspritzlöchern 12a der ersten Bauart abgeführt werden. Jedoch kann das nur für eine kurze Zeitdauer geschehen, bis die Kraftstoffeinspritzung von den Kraftstoffeinspritzlöchern 12a der ersten Bauart das nächste mal eingeleitet wird, so dass die Menge des auslaufenden Kraftstoffs sehr gering ist.
  • Wenn der Hochdruckkraftstoff in der Steuerkammer 40 weitergehen aus der Steuerkammer 40 abgeführt wird, um den Kraftstoffdruck in der Steuerkammer 40 weiter zu verringern, und somit die auf das äußere Ventilelement 90 aus dem Kraftstoffdruck der Kraftstoffkammer 202 in die Hubrichtung des Ventilelements 90 aufgebrachte Kraft größer als die Summe der Kräfte wird, die auf das äußere Ventilelement 90 aus dem Kraftstoffdruck der Steuerkammer 40 und der Vorspannkraft der Schraubenfeder 28 in die Aufsetzrichtung des äußeren Ventilelements 90 aufgebracht werden, wird das äußere Ventilelement 90 von dem Ventilsitz 13 abgehoben, während das innere Ventilelement noch gegen den Ventilsitz 13 aufsitzt. Somit wird, wie durch eine Zeitdauer t1 in Fig. 9 gezeigt ist, Kraftstoff nur aus den Kraftstoffeinspritzlöcher 12a der ersten Bauart eingespritzt.
  • In dem Zustand, in dem Kraftstoff aus den Kraftstoffeinspritzlöchern 12a der ersten Bauart eingespritzt wird, wenn das Schaltventil entregt wird, werden die Steuerkammern 40, 230 und die Niederdruckseite voneinander getrennt und wird somit der Kraftstoffdruck in der Steuerkammer 40 und der Kraftstoffdruck in der Steuerkammer 230 erhöht. Dann wird das innere Ventilelement 100 von dem Ventilsitz 13 abgehoben und wird der Blockierabschnitt 103 mit dem Lochsitz 94 in eingriff gebracht, bevor das äußere Ventilelement 90 gegen den Ventilsitz 13 aufgesetzt ist. Das heißt, wie durch eine Zeitdauer t2 in Fig. 9 gezeigt ist, dass Kraftstoff aus sowohl den Kraftstoffeinspritzlöchern 12a der ersten Bauart als auch den Kraftstoffeinspritzlöchern 12b der zweiten Bauart zum Erhöhen einer Kraftstoffeinspritzrate der Einspritzvorrichtung eingespritzt wird, bevor die Kraftstoffeinspritzung beendet wird.
  • Wenn der Kraftstoffdruck in der Steuerkammer 40 weitergehend erhöht wird, wird das äußere Ventilelement 90 gegen den Ventilsitz 13 aufgesetzt, während der Eingriff zwischen dem Blockierabschnitt 103 und dem Lochsitz 94 aufrecht erhalten wird, und wird somit die Kraftstoffeinspritzung aus den Kraftstoffeinspritzlöchern 12a der ersten Bauart und die Kraftstoffeinspritzung von den Kraftstoffeinspritzlöchern 12b der zweiten Bauart blockiert. In dem sechsten Ausführungsbeispiel kann die Einspritzrate während der einzelnen Kraftstoffeinspritzung auf die vorstehend beschriebene Weise variiert werden.
    • Siebtes Ausführungsbeispiel
  • Fig. 10 zeigt ein elektrisch angetriebenes Schaltventil der Einspritzvorrichtung gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Anordnung der in Fig. 10 gezeigten Einspritzvorrichtung außer dem Schaltventil ist im wesentlichen die gleiche wie diejenige des sechsten Ausführungsbeispiels.
  • Das Schaltventil 240, das als eine Unterbrechereinrichtung der Drucksteuereinrichtung dient, verwendet eine piezoelektrische Elementanordnung 242 als eine elektrische Antriebsquelle. Anstelle der piezoelektrischen Elementanordnung 242 kann ein Solenoid als die Antriebsquelle verwendet werden. Ein Antriebskolben 244 bewegt sich in Abhängigkeit von einer Expansion und einer Kontraktion der piezoelektrischen Elementanordnung 242 hin und her. Ein Außendurchmesser (Kolbendurchmesser) d1 eines ersten Kolbens 246 ist größer als ein Außendurchmesser (Kolbendurchmesser) d2 eines zweiten Kolbens 250. Jeder von dem Antriebskolben 244, dem ersten Kolben 246 und den zweiten Kolben 250 ist einer Druckkammer 245 aufgesetzt. Ein Eingriffsabschnitt 247 ist mit dem ersten Kolben 246 verbunden und ein Eingriffsabschnitt 251 ist mit dem zweiten Kolben 250 verbunden. Eine Schraubenfeder 248 spannt den ersten Kolben 246 in eine Aufsetzrichtung zum Aufsetzen des Eingriffsabschnitts 247 gegen einen Sitz 254 vor. Eine Schraubenfeder 252 spannt den zweiten Kolben 250 in eine Aufsetzrichtung zum Aufsetzen des Eingriffsabschnitts 251 gegen einen Sitz 256 vor. Wenn der Eingriffsabschnitt 247 von dem Sitz 254 abgehoben wird, werden die Steuerkammer 40 und die Niederdruckseite miteinander verbunden. Wenn der Eingriffsabschnitt 251 von dem Sitz 256 abgehoben wird, werden die Steuerkammer 230 und die Niederdruckseite miteinander verbunden.
  • Wenn die Spannung auf die piezoelektrische Elementanordnung 242 aufgebracht wird, expandiert oder kontrahiert sich die piezoelektrische Elementanordnung 242 in Abhängigkeit von dem Betrag der Spannung, die auf die piezoelektrische Elementanordnung 242 aufgebracht wird, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs. Wenn die piezoelektrische Elementanordnung 242 weitergehend expandiert wird, wird der Druck in der Druckkammer 245 demgemäß weitergehen erhöht. Aufgrund einer Differenz zwischen dem Außendurchmesser d1 des ersten Kolbens 246 und dem Außendurchmesser d2 des zweiten Kolbens 250 gibt es einen Zwischendruck der Druckkammer 245, bei dem der Eingriffsabschnitt 247 von dem Sitz 254 abgehoben wird und wobei der Eingriffsabschnitt 251 gegen den Sitz 256 aufgesetzt gehalten wird.
  • Wenn der Druck der Druckkammer 245 erhöht wird, so dass er den Zwischendruck übersteigt, wird der Eingriffsabschnitt 247 von dem Sitz 254 abgehoben und wird der Eingriffsabschnitt 251 von dem Sitz 256 abgehoben. Da der Druck der Steuerkammer 40 und der Druck der Steuerkammer 230 beide abgefallen sind, wird das äußere Ventilelement 90 von dem Ventilsitz 13 abgehoben und wird das innere Ventilelement 100 gegen den Ventilsitz 13 aufgesetzt. Somit wird Kraftstoff nur aus den Kraftstoffeinspritzlöchern 12a der ersten Bauart der Einspritzvorrichtung des sechsten Ausführungsbeispiels eingespritzt, das im wesentlichen die gleiche Anordnung wie diejenige des siebten Ausführungsbeispiels außer dem Schaltventil 240 hat. Als Folge wird die Kraftstoffeinspritzung der Einspritzvorrichtung mit einer niedrigeren Einspritzrate durchgeführt.
  • Wenn der Druck der Druckkammer 245 zu dem Mitteldruck geschoben wird, wird der Eingriffsabschnitt 247 von dem Sitz 254 abgehoben und wird der Eingriffsabschnitt 251 gegen den Sitz 256 aufgesetzt. Somit wird der Druck in der Steuerkammer 40 fallen gelassen und wird das äußere Ventilelement 90 von dem Ventilsitz 13 abgehoben. Des weiteren wird der Druck der Steuerkammer 230beibehalten und wird das innere Ventilelement 100 von dem Ventilsitz 13 abgehoben gehalten. Da der Kraftstoff von sowohl den Kraftstoffeinspritzlöchern 12a der ersten Bauart als auch der in Kraftstoffeinspritzlöchern 12b der zweiten Bauart eingespritzt wird, wird Kraftstoff mit einer höheren Einspritzrate eingespritzt. Somit ist die Einspritzrate der Einspritzvorrichtung zwischen den zwei Einspritzraten veränderlich.
  • Wenn in dem siebten Ausführungsbeispiel Kraftstoff von sowohl den Kraftstoffeinspritzlöchern 12a der ersten Bauart als auch den Kraftstoffeinspritzlöchern 12b der zweiten Bauart eingespritzt wird, wird die Kraftstoffeinspritzung von den Kraftstoffeinspritzlöchern 12a der ersten Bauart und die Kraftstoffeinspritzung von den Kraftstoffeinspritzlöchern 12b der zweiten Bauart im wesentlichen gleichzeitig durchgeführt, wie durch eine charakteristische Kurve 300 angedeutet ist, die in Fig. 11 gezeigt ist. Dagegen werden für den Fall der vorhergehend vorgeschlagenen Einspritzvorrichtung die Kraftstoffeinspritzlöcher der ersten Bauart und die Kraftstoffeinspritzlöcher der zweiten Bauart im wesentlichen von einander in die Hubrichtung des Ventilelements getrennt und wird Kraftstoff nur aus den Kraftstoffeinspritzlöchern der ersten Bauart oder aus sowohl den Kraftstoffeinspritzlöchern der ersten Bauart als auch aus den Kraftstoffeinspritzlöchern der zweiten Bauart in Abhängigkeit von dem Hubbetrag des Ventilelements eingespritzt. Wenn bei einer derartigen vorhergehend vorgeschlagenen Einspritzvorrichtung der Kraftstoff von sowohl den Kraftstoffeinspritzlöchern der ersten Bauart als auch den Kraftstoffeinspritzlöchern der zweiten Bauart eingespritzt wird, gibt es eine wesentliche Differenz zwischen der Zeitabstimmung der Kraftstoffeinspritzung aus den Kraftstoffeinspritzlöchern der ersten Bauart und der Zeitabstimmung der Kraftstoffeinspritzung von den Kraftstoffeinspritzlöchern der zweiten Bauart auf der Grundlage des Hubs des Ventilelements, wie durch eine charakteristische Kurve 310 in Fig. 11 gezeigt ist. Wenn somit die gleiche Kraftstoffmenge von jeder der vorhergehend vorgeschlagenen Einspritzvorrichtung und der Einspritzvorrichtung des siebten Ausführungsbeispiels eingespritzt wird, wird eine Kraftstoffeinspritzzeitdauer der Einspritzvorrichtung des siebten Ausführungsbeispiels in Vergleich mit der vorhergehend vorgeschlagenen Einspritzvorrichtung verringert, wobei die Menge der Kraftstoffeinspritzung gemäß dem Hubbetrag des Ventilelements gesteuert wird.
    • Achtes Ausführungsbeispiel
  • Fig. 12 zeigt ein elektrisch angetriebenes Schaltventil der Einspritzvorrichtung gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Anordnung der Einspritzvorrichtung außer dem Schaltventil 260, dass als die Unterbrechereinrichtung der Drucksteuereinrichtung dient und in Fig. 12 gezeigt ist, ist im wesentlichen die gleiche wie diejenige des sechsten Ausführungsbeispiels.
  • Ein außen Durchmesser (Kolbendurchmesser) eines ersten Kolbens 262 und einen außen Durchmesser (Kolbendurchmesser) eines zweiten Kolbens 265 sind im wesentlichen identisch miteinander. Der erste Kolben 262 weist einen Stab 263 auf, der mit einer Kugle 264 in Eingriff bringbar ist. Der zweite Kolben 265 weist einen Stab 266 auf, der mit einer Kugel 267 in Eingriff bringbar ist. Ein Durchmesser r1 der Kugel 264 ist kleiner als ein Durchmesser r2 der Kugel 267. Das heißt, dass ein Sitzdurchmesser der Kugel 264 kleiner als ein Sitzdurchmesser der Kugel 267 ist. Somit ist ein Kraftstoffdruck, der von der Steuerkammer 40 auf die Kugel 264 in einer Aufsetzrichtung zum aufsetzen der Kugel 264 gegen eine Sitz 268 aufgebracht wird, kleiner als der Kraftstoffdruck der von der Steuerkammer 230 auf die Kugel 267 in einer Aufsetzrichtung zum aufsetzten der Kugel 267 gegen den Sitz 269 aufgebracht wird.
  • Wenn der Druck der Druckkammer 245 der niedrige Druck ist, wird die Kugel 264 gegen den Sitz 268 aufgesetzt und wird die Kugel 267 gegen den Sitz 269 aufgesetzt. Da zu diesem Zeitpunkt der Druck von jeder von der Steuerkammer 40 und der Steuerkammer 230 der hohe Druck ist, wird Kraftstoff von den Kraftstoffeinspritzlöcher 12a der ersten Bauart und von den Kraftstoffeinspritzlöchern 12b der zweiten Bauart nicht eingespritzt.
  • Auf Grund der Differenz der Sitzdurchmesser gibt es einen Mitteldruck der Druckkammer 245, bei der die Kugel 264 von dem Sitz 268 abgehoben wird und bei dem die Kugel 267 gegen den Sitz 269 aufgesetzt gehalten wird. Wenn die Spannung, die auf die piezoelektrische Elementanordnung 242 aufgebracht wird, erhöht wird, um die piezoelektrische Elementanordnung 242 auf jenseits von einem vorbestimmten Expansionsbetrag der piezoelektrischen Elementanordnung 242 weitergehend zu expandieren, was die Entwicklung des Mitteldrucks in der Druckkammer 245 verursacht, wird der Druck der Druckkammer 245 auf jenseits des Mitteldrucks erhöht. Somit wird die Kugel 264 von dem Sitz 268 abgehoben und wird die Kugel 267 von dem Sitz 269 abgehoben.
  • Ähnlich dem siebten Ausführungsbeispiel kann durch die Steuerung des Drucks der Druckkammer 245 die Einspritzrate zwischen zwei Einspritzraten gemäß dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors, insbesondere zwischen der einen Einspritzrate, bei der Kraftstoff nur aus den Kraftstoffeinspritzlöchern 12a der ersten Bauart eingespritzt wird und der anderen Einspritzrate, bei der der Kraftstoff von sowohl den Kraftstoffeinspritzlöchern 12a der ersten Bauart als auch den Kraftstoffeinspritzlöchern 12b der zweiten Bauart eingespritzt wird, geändert werden. Ähnlich den siebten Ausführungsbeispiel wird ebenso für den Fall, bei dem Kraftstoff von sowohl den Kraftstoffeinspritzlöchern 12a der ersten Bauart als auch von den Kraftstoffeinspritzlöchern 12b der zweiten Bauart eingespritzt wird, Kraftstoff im wesentlichen gleichzeitig von sowohl den Kraftstoffeinspritzlöchern 12a der ersten Bauart als auch den Kraftstoffeinspritzlöchern 12b der zweiten Bauart eingespritzt.
    • Neuntes Ausführungsbeispiel
  • Fig. 13 zeigt ein elektrisch angetriebenes Schaltventil der Einspritzvorrichtung gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Anordnung der Einspritzvorrichtung außer dem Schaltventil 270, dass als die Unterbrechereinrichtung der Drucksteuereinrichtung dient und in Fig. 13 gezeigt ist, ist im wesentlichen der Gleiche wie derjenige des sechsten Ausführungsbeispiels. Die Strukturen des Antriebskolben 244, der Druckkammer 245, des ersten Kolbens 262 und des zweiten Kolbens 265 sind im wesentlichen die Gleichen wie diejenigen des achten Ausführungsbeispiels.
  • Der erste Kolben 262 und das erste Ventilelement 274 sind miteinander durch einem ersten Hebel 272 verbunden und der zweite Kolben 265 und das zweite Ventilelement 277 sind miteinander durch einen zweiten Hebel 275 verbunden. Jedes von den ersten und zweiten Ventilelementen 274, 277 ist gegen einen entsprechenden Sitz 278, 279 beispielsweise durch eine entsprechende Schraubenfeder vorgespannt. Da der Außendurchmesser (Kolbendurchmesser) des ersten Kolbens 262 und der Außendurchmesser (Kolbendurchmesser) des zweiten Kolbens 265 im wesentlichen miteinander identisch sind, ist die Kraft, die auf den ersten Kolben 262 von der Druckkammer 245 aufgebracht wird, und die Kraft, die auf den zweiten Kolben 265 von der Druckkammer 245 aufgebracht wird, miteinander identisch wenn der Kraftstoffdruck der Druckkammer 245 erhöht wird. Das heißt, dass eine Kraft, die auf einen Wirkungspunkt des ersten Hebels 272 aufgebracht wird, und eine Kraft, die auf einen Wirkungspunkt des zweiten Hebels 275 aufgebracht wird, im wesentlichen miteinander identisch sind.
  • Hierbei ist (ein Abstand zwischen einen Widerstandspunkt und einem Hebel 273 bei dem ersten Hebel 272)/(ein Abstand zwischen den Wirkungspunkt und dem Hebel 273 des ersten Hebels 272) kleiner als (ein Abstand zwischen einem Widerstandspunkt und einem Hebel 276 bei dem zweiten Hebel 275)/(ein Abstand zwischen dem Wirkungspunkt und dem Hebel 276 bei dem zweiten Hebel 272). Somit ist einen Kraft, die von dem ersten Kolben 262 auf das erste Ventilelement 274 durch den ersten Hebel 272 in eine Hubrichtung zum abheben des ersten Ventilelements 274 von dem Sitz 278 aufgebracht wird, größer als eine Kraft, die von dem zweiten Kolben 265 auf das zweite Ventilelement 277 durch den zweiten Hebel 275 in eine Hubrichtung zum abheben des zweiten Ventilelements 277 von dem Sitz 279 aufgebracht wird. Als Folge gibt es einen Mitteldruck der Druckkammer 245, bei dem das erste Ventilelement 274 von Sitz 278 abgehoben wird und bei dem das zweite Ventilelement 277 gegen den Sitz 279 aufgesetzt gehalten wird. Wenn der Druck der Druckkammer 245 auf jenseits des Mitteldrucks erhöht wird, wird das erste Ventilelement 274 von dem Sitz 278 abgehoben und wird das zweiten Ventilelement 277 von dem Sitz 279 abgehoben.
  • Ähnlich dem siebten Ausführungsbeispiel kann durch die Steuerung des Drucks der Druckkammer 245 die Einspritzrate zwischen zwei Einspritzraten gemäß dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors insbesondere zwischen der einen Einspritzrate, bei der Kraftstoff nur aus den Kraftstoffeinspritzlöchern 12a der ersten Bauart eingespritzt wird, und der anderen Einspritzrate, bei der Kraftstoff von sowohl den Kraftstoffeinspritzlöchern 12a der ersten Bauart als auch den Kraftstoffeinspritzlöchern 12b der zweiten Bauart eingespritzt wird, geändert werden. Ähnlichen dem siebten Ausführungsbeispiel wird, wenn Kraftstoff von sowohl den Kraftstoffeinspritzlöchern 12a der ersten Bauart als auch von dem Kraftstoffeinspritzlöchern 12b der zweiten Bauart eingespritzt wird, ebenso Kraftstoff im wesentlichen gleichzeitig von sowohl den Kraftstoffeinspritzlöchern 12a der ersten Bauart als auch dem Kraftstoffeinspritzlöchern 12b der zweiten Bauart eingespritzt.
    • Zehntes Ausführungsbeispiel
  • Fig. 14 zeigt ein elektrisch angetriebenes Schaltventil der Einspritzvorrichtung gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Anordnung der Einspritzvorrichtung außer dem Schaltventil 280, dass als die Unterbrechereinrichtung der Drucksteuereinrichtung dient und in Fig. 14 gezeigt ist, ist im wesentlichen die gleich wie diejenige des sechsten Ausführungsbeispiels.
  • Ein Antriebskolben 282 und ein Stab 284 bewegen sich gemeinsam mit der piezoelektrischen Elementanordnung hin und her. Wenn die Spannung auf die piezoelektrische Elementanordnung nicht aufgebracht ist, wird eine Kugel 286 gegen einen Sitz 288 aufgesetzt und wird eine Kugel 292 gegen einen Sitz 294 aufgesetzt. Wenn der Antriebskolben 282 und der Stab 284 in eine nach unten weisende Richtung in Fig. 14 bewegt werden, wird die Kugel 286 von dem Sitz 288 abgehoben und wird mit dem Stab 290 in Eingriff gebracht. Wenn der Antriebskolben 282 und der Stab 284 weitergehend in die nach unten weisende Richtung in Fig. 14 bewegt werden, wird die Kugel 292 von dem Sitz 294 abgehoben.
  • Wie in Fig. 14 gezeigt ist, gibt es einen mittleren Expansionsbetrag der piezoelektrischen Elementanordnung, bei der die Kugel 286 von dem Sitz 288 abgehoben wird und bei dem die Kugel 292 gegen den Sitz 294 aufgesetzt gehalten wird. Wenn die Spannung, die auf die piezoelektrische Elementanordnung aufgebracht wird, auf jenseits einer entsprechenden Spannung erhöht wird, die die Expansion der piezoelektrischen Elementanordnung bei dem mittleren Expansionsbetrag verursacht, um die piezoelektrische Elementanordnung weitergehend zu expandieren, wird die Kugel 286 von dem Sitz 288 abgehoben und wird die Kugel 292 von dem Sitz 294 abgehoben.
  • Ähnlich dem siebten Ausführungsbeispiel kann durch die Einstellung des Expansionsbetrag der piezoelektrischen Elementanordnung durch steuern der Spannung die auf die piezoelektrische Elementanordnung aufgebracht wird, die Einspritzrate zwischen den zwei Einspritzraten gemäß dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors insbesondere, zwischen der einen Einspritzrate bei der Kraftstoff nur aus den Kraftstoffeinspritzlöchern 12a der ersten Bauart eingespritzt wird und der anderen Einspritzrate bei der Kraftstoff aus sowohl den Kraftstoffeinspritzlöchern 12a der ersten Bauart als auch den Kraftstoffeinspritzlöchern 12b der zweiten Bauart eingespritzt wird, geändert werden. Ähnlich dem siebten Ausführungsbeispiel wird, wenn Kraftstoff aus sowohl den Kraftstoffeinspritzlöchern 12a der ersten Bauart als auch den Kraftstoffeinspritzlöchern 12b der zweiten Bauart eingespritzt wird, Kraftstoff auch im wesentlichen gleichzeitig aus sowohl den Kraftstoffeinspritzlöchern 12a der ersten Bauart als auch den Kraftstoffeinspritzlöchern 12b der zweiten Bauart eingespritzt.
  • Zusätzliche Vorteile und Abwandlungen werden dem Fachmann offensichtlich sein. Die Erfindung in ihrer breiteren Auslegung ist daher nicht auf die spezifischen Detail, die dargestellte Vorrichtung und illustrative Beispiel beschränkt, die beschrieben und bezeichnet sind.
  • Somit weist das Ventilelement 20 das Durchgangsloch 22 auf. Wenn das Ventilelement 20 gegen den Ventilsitz 13 aufgesetzt ist, wird eine Kraftstoffströmung von einer stromaufwärtigen Seite von Kraftstoffeinspritzlöchern 12a in die Kraftstoffeinspritzlöchern 12a blockiert. Der Stab 30 ist in das Durchgangsloch 22 eingesetzt und ein Ventilelement 20 ist relativ zu dem Stab 30 hin- und her bewegbar. Wenn das Ventilelement 20 gegen den Ventilsitz 13 aufgesetzt ist, ist ein Blockierabschnitt 36 des Stabes 30 mit einem Lochsitz 24 im Eingriff. Somit wird eine Strömung des Kraftstoffs von dem Durchgangsloch 22 in die Einspritzlöchern 12a blockiert. Eine Druckaufnahmefläche des Ventilelements 20, die den Kraftstoffdruck von dem Hochdruckkraftstoff in einer Steuerkammer 40 aufnimmt, ist um einen Betrag einer Querschnittsfläche des Durchgangslochs 22 verringert, sodass eine Kraft, die auf das Ventilelement 20 von dem Kraftstoff in der Steuerkammer 40 in eine Aufsetzrichtung aufgebracht wird, verringert ist.

Claims (6)

1. Kraftstoffeinspritzvorrichtung, gekennzeichnet durch:
einen Ventilkörper (12), der als ein rohrförmiger Körper mit einem Bodensegment gestaltet ist und einen Kraftstoff von außerhalb von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung in den rohrförmigen Körper aufnimmt, wobei der Ventilkörper (12) folgendes aufweist:
zumindest ein Kraftstoffeinspritzloch (12a), das durch das Bodensegment hindurch dringt; und
einen Ventilsitz (13), der an einer Innenwand des Ventilkörpers (12) um das Kraftstoffeinspritzloch (12a) ausgebildet ist;
ein Ventilelement (20, 80), das hin- und her bewegbar in dem Ventilkörper (12) aufgenommen ist und folgendes aufweist:
ein Durchgangsloch (22), das durch das Ventilelement (20, 80) in eine hin- und hergehende Richtung des Ventilelements (20, 80) hindurchdringt; und
einen Lochsitz (24, 83), der an einer inneren Umfangswand des Ventilelements (20, 80) ausgebildet ist, die das Durchgangsloch (22) definiert, wobei das Ventilelement (20, 80) gegen einen stromaufwärtigen Abschnitt des Ventilsitzes (13), der stromaufwärts von dem Kraftstoffeinspritzloch (12a) gelegen ist, zum Blockieren einer Strömung von Kraftstoff von einer stromaufwärtigen Seite des Kraftstoffeinspritzlochs (12a) in das Kraftstoffeinspritzloch (12a) aufsetzbar ist;
ein Federelement (28), dass das Ventilelement (20, 80) in einer Aufsetzrichtung zum Aufsetzen des Ventilelements (20, 80) gegen den Ventilsitz (13) vorspannt;
ein Einsetzelement (30, 50, 84), dass in das Durchgangsloch (22) des Ventilelements (20, 80) eingesetzt ist, wobei das Ventilelement (20, 80) relativ zu dem Einsetzelement (30, 50, 84) hin- und herbewegbar ist, und wobei das Einsetzelement (30, 50, 84) einen klemmbaren Abschnitt (34, 52, 86) aufweist, der zwischen den Lochsitz (24, 83) des Ventilelements (20, 80) und einen stromabwärtigen Abschnitt des Ventilsitzes (13) geklemmt ist, der stromabwärts von dem Kraftstoffeinspritzloch (12a) gelegen ist, wenn das Ventilelement gegen den Ventilsitz (13) aufgesetzt ist, wobei, wenn der klemmbare Abschnitt (34, 52, 86) mit dem Lochsitz (24, 83) im Eingriff ist, die Strömung des Kraftstoffs durch das Durchgangsloch (22) des Ventilelements (20, 80) in das Kraftstoffeinspritzloch (12a) blockiert ist, und
eine elektrisch angetriebenen Drucksteuereinrichtung (40, 240, 260, 270, 280) zum Steuern eines Kraftstoffdrucks, wobei die Drucksteuereinrichtung (40, 240, 260, 270, 280) eine Steuerkammer (40) aufweist, die den Kraftstoffdruck auf das Ventilelement (20, 80) in die Aufsetzrichtung zum Aufsetzten des Ventilelements (20, 80) gegen den Ventilsitz (13) aufbringt, und wobei die Drucksteuereinrichtung (40, 240, 260, 270, 280) die Steuerkammer (40) und eine Niederdruckseite der Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die mit der Außenseite der Kraftstoffeinspritzvorrichtung verbunden ist, zum Ableiten von Kraftstoff aus der Kraftstoffeinspritzvorrichtung verbindet und trennt.
2. Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch, ein stationäres Element (14), das an einem Ende der Steuerkammer (40) an einer Seite entgegengesetzt zu dem Ventilelement (20, 80) gelegen ist und das Einsetzelement (30, 50, 84) zwischen dem Ventilsitz (13) und dem stationären Element (14) zum Verhindern einer Hin- und Herbewegung des Einsetzelements (30, 50, 84) klemmt.
3. Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Eingriffsabschnitt (82) des Ventilelements (80), der gegen den Ventilsitz (13) aufsetzbar ist, elastisch verformbar ist, wenn das Ventilelement (80) gegen den Ventilsitz (13) aufgesetzt wird.
4. Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der klemmbare Abschnitt (52) einen Blockierabschnitt (53) aufweist, der mit dem Lochsitz (24) zum Blockieren der Strömung des Kraftstoffs von dem Durchgangsloch (22) des Ventilelements (20) in das Einspritzloch (12a) in Eingriff bringbar ist und elastisch verformbar ist, wenn der Blockierabschnitt (53) im Eingriff mit dem Lochsitz (24) ist.
5. Kraftstoffeinspritzvorrichtung, gekennzeichnet durch
einen Ventilkörper (12), der als ein rohrförmiger Körper mit einem Bodensegment gestaltet ist und Kraftstoff von außerhalb von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung in den rohrförmigen Körper aufnimmt, wobei der Ventilkörper (12) folgendes aufweist:
zumindest ein Kraftstoffeinspritzloch (12a) einer ersten Bauart, das durch das Bodensegment hindurchdringt;
zumindest ein Kraftstoffeinspritzloch (12b) einer zweiten Bauart, das durch das Bodensegment hindurchdringt und stromabwärts von dem Kraftstoffeinspritzloch (12b) der ersten Bauart positioniert ist; und
einen Ventilsitz (13), der an einer Innenwand des Ventilkörpers (12) um das Kraftstoffeinspritzloch (12a) der ersten Bauart und das Kraftstoffeinspritzloch (12b) der zweiten Bauart ausgebildet ist;
ein äußeres Ventilelement (90), das hin- und herbewegbar in dem Ventilkörper (12) aufgenommen ist und folgendes aufweist:
ein Durchgangsloch (92), das durch das äußere Ventilelement (90) in eine hin- und hergehende Richtung des äußeren Ventilelements (90) hindurchdringt; und
einen Lochsitz (94), der an einer inneren Umfangswand des äußeren Ventilelements (90) ausgebildet ist, die das Durchgangsloch (92) definiert, wobei das äußere Ventilelement (90) gegen einen stromaufwärtigen Abschnitt des Ventilsitzes (13), der stromaufwärts von dem Kraftstoffeinspritzloch (12a) der ersten Bauart gelegen ist, zum Blockieren einer Strömung des Kraftstoffs von einer stromaufwärtigen Seiten des Kraftstoffeinspritzlochs (12a) der ersten Bauart in das Kraftstoffeinspritzloch (12a) der ersten Bauart und das Kraftstoffeinspritzloch (12b) der zweiten Bauart aufsetzbar ist;
ein Federelement (28), das das äußere Ventilelement (90) in eine Aufsetzrichtung zum Aufsetzen des äußeren Ventilelements (90) gegen den Ventilsitz (13) vorspannt;
ein inneres Ventilelement (100), das in das Durchgangsloch (92) des äußeren Ventilelements (90) so eingesetzt ist, so dass das innere Ventilelement (100) und das äußere Ventilelement (90) relativ zu einander hin- und herbewegbar sind, wobei das innere Ventilelement (100) gegen einen Mittelabschnitt des Ventilsitzes (13), der zwischen den Kraftstoffeinspritzloch (12a) der ersten Bauart und dem Kraftstoffeinspritzloch (12b) der zweiten Bauart gelegen ist, zum Blockieren der Strömung des Kraftstoffs von der stromaufwärtigen Seite des Kraftstoffeinspritzlochs (12b) der zweiten Bauart in das Kraftstoffeinspritzloch (12b) der zweiten Bauart aufsetzbar ist, und wobei das innere Ventilelement (100) einen Blockierabschnitt (103) aufweist, der die Strömung des Kraftstoffs von dem Durchgangsloch (92) des äußeren Ventilelements (90) in das Kraftstoffeinspritzloch (12a) der ersten Bauart und das Kraftstoffeinspritzloch (12b) der zweiten Bauart blockiert, wenn das innere Ventilelement (100) von dem Ventilsitz (13) abgehoben ist, so dass der Blockierabschnitt (103) mit dem Lochsitz (74) im Eingriff ist; und
eine elektrisch angetriebene Drucksteuereinrichtung (40, 220, 230, 240, 260, 270, 280) zum Steuern eines Kraftstoffdrucks, wobei die Drucksteuereinrichtung (40, 220, 230, 240, 260, 270, 280) folgendes aufweist:
eine erste Steuerkammer (40) die einen Kraftstoffdruck auf das äußere Ventilelement (90) in die Aufsetzrichtung zum Aufsetzen des äußeren Ventilelements (90) gegen den Ventilsitz (13) aufbringt;
eine Hochdruckkammer (220), die einen Kraftstoffdruck auf das innere Ventilelement (100) in einen Aufsetzrichtung zum Aufsetzen des inneren Ventilelements (100) gegen den Ventilsitz (13) aufbringt; und
eine zweite Steuerkammer (230), die einen Kraftstoffdruck auf das innere Ventilelement (100) in eine Hubrichtung zum Abheben des inneren Ventilelements (100) von dem Ventilsitz (13) aufbringt, wobei die Drucksteuereinrichtungen (40, 220, 230, 240, 260, 270, 280) zwischen allen ersten und zweiten Steuerkammern (40, 230) und einer Niederdruckseite der Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die mit einer Außenseite der Kraftstoffeinspritzvorrichtung verbunden ist, zum Ableiten von Kraftstoff aus der Kraftstoffeinspritzvorrichtung verbindet und trennt.
6. Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drucksteuereinrichtungen (40, 220, 230, 240, 260, 270, 280) eine Kraftstoffeinspritzrate der Kraftstoffeinspritzvorrichtung zwischen zumindest zwei Kraftstoffeinspritzraten über eine Auswahl von einem der folgenden Zustände ändert:
einem ersten Zustand, bei dem erste und die zweite Kammer (40, 230) beide von der Niederdruckseite getrennt sind;
einem Zustand, bei dem die erste Steuerkammer (40) und die Niederdruckseite mit einander verbunden sind und bei dem die zweite Steuerkammer (230) und die Niederdruckseite voneinander getrennt sind; und
einem dritten Zustand, bei dem die erste und die zweite Steuerkammer (40, 230) beide mit der Niederdruckseite verbunden sind.
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