DE112015005028B4

DE112015005028B4 - Kraftstoffeinspritzvorrichtung

Info

Publication number: DE112015005028B4
Application number: DE112015005028.0T
Authority: DE
Inventors: Shinsuke Yamamoto; Eiji Itoh; Kouichi Mochizuki
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-11-05
Filing date: 2015-11-02
Publication date: 2022-02-17
Anticipated expiration: 2035-11-03
Also published as: DE112015005028B9; DE112015005028T5; WO2016072081A1; JP6277941B2; US20170226975A1; JP2016089713A; CN107110085B; US10436162B2; CN107110085A

Abstract

Kraftstoffeinspritzvorrichtung (1), welche einen Kraftstoff durch Einspritzen des Kraftstoffes in eine Verbrennungskammer einer Verbrennungskraftmaschine führt, wobei die Kraftstoffeinspritzvorrichtung (1) aufweist:ein Gehäuse mit einem Einspritzloch (26) und einem Ventilsitz (255), wobei das Einspritzloch (26) bei einem Ende in einer Richtung einer Mittelachse (CA20) ausgebildet ist und den Kraftstoff einspritzt und der Ventilsitz (255) um das Einspritzloch (26) herum ausgebildet ist;ein Nadelelement (41), welches angeordnet ist, um sich in dem Gehäuse hin und her bewegen zu können, und das Einspritzloch (26) durch das Durchführen eines Ventilschließens, wenn ein Endabschnitt (42) gegen den Ventilsitz (255) stößt, und das Durchführen eines Ventilöffnens, wenn der Endabschnitt (42) von dem Ventilsitz (255) getrennt wird, öffnet und schließt;einen Flanschabschnitt (43), welcher radial außerhalb der Seite des anderen Endabschnitts des Nadelelements (41) angeordnet ist, um eine integrierte Hin- und Herbewegung mit dem Nadelelement (41) durchführen zu können;einen beweglichen Kern (50), welcher auf der Ventilsitzseite des Flanschabschnitts (43) angeordnet ist, um sich relativ zu dem Nadelelement (41) bewegen zu können;eine Regulierungseinheit (45), welche radial außerhalb des Nadelelements (41) oder bei einer Innenwand des Gehäuses auf der Ventilsitzseite des beweglichen Kerns (50) angeordnet ist, um in der Lage zu sein, eine integrierte Hin- und Herbewegung mit dem Nadelelement (41) durchzuführen, wobei die Regulierungseinheit (45) in der Lage ist, eine Bewegung des beweglichen Kerns (50) in einer Ventilschließrichtung durch Stoßen gegen den beweglichen Kern (50) zu regulieren;einen fixierten Kern (30), welcher auf einer Seite des beweglichen Kerns (50) entgegengesetzt zu dem Ventilsitz (255) angeordnet ist und an dem Gehäuse fixiert ist;eine Spule (35), welche ein Magnetfeld bildet, wenn ein Strom fließt, so dass der bewegliche Kern (50) hin zu dem fixierten Kern (30) angezogen wird;eine Vorspanneinheit (31), welche das Nadelelement (41) in der Ventilschließrichtung vorspannt; undeine Stromsteuerungseinheit (38), welche den durch die Spule (35) fließenden Strom steuert,wobei ein Spalt (430) zwischen dem Flanschabschnitt (43) und dem beweglichen Kern (50) ausgebildet ist, wenn die Regulierungseinheit (45) und der bewegliche Kern (50) aneinanderstoßen, undwobei die Stromsteuerungseinheit (38) in der Lage ist, eine Stärke des durch die Spule (35) fließenden Stroms anzupassen, so dass die Kraftstoffeinspritzung während einer einzelnen Erregung, bei welcher ein Strom durch die Spule (35) zu fließen beginnt und kontinuierlich null übersteigt, bis dieser gleich null wird, mehrfach durchgeführt wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, welche einen Kraftstoff in eine Verbrennungskammer einer Verbrennungskraftmaschine (nachfolgend als eine „Maschine“ bezeichnet) einspritzt und führt.
Allgemeiner Stand der Technik
Herkömmlich sind Kraftstoffeinspritzvorrichtungen bekannt, durch welche ein Kraftstoff in einem Gehäuse durch ein Einspritzloch in dem Gehäuse eingespritzt wird, das infolge einer Hin- und Herbewegung einer Nadel geöffnet und geschlossen wird. Beispiele dieser Kraftstoffeinspritzvorrichtungen umfassen die in Patentliteratur 1 offenbarte Kraftstoffeinspritzvorrichtung, und diese Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist mit einer Stromsteuerungseinheit vorgesehen, welche eine Haupterregung und eine vorläufige Erregung durchführt, wobei die Haupterregung vorliegt, um zu veranlassen, dass ein Strom durch eine Spule fließt, so dass die Nadel von einem um das Einspritzloch ausgebildeten Ventilsitz gelöst wird, und wobei die vorläufige Erregung vorliegt, um zu veranlassen, dass ein Strom durch die Spule fließt, so dass zwischen einem beweglichen Kern und einem fixierten Kern vor der Haupterregung ein konstanter Abstand aufrechterhalten wird.
Bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung, welche in Patentliteratur 1 offenbart ist, werden die vorläufige Erregung und die Haupterregung in Form einer kontinuierlichen Erregung durchgeführt, und daher wird die Kraftstoffeinspritzung während der einzelnen und kontinuierlichen Erregung lediglich einmal durchgeführt. Jedoch ist eine aufgeteilte Einspritzung, welche ermöglicht, dass eine Kraftstoffeinspritzung zu mehreren Zeiten bzw. mehrfach durchgeführt wird, als eine Funktion von Kraftstoffeinspritzvorrichtungen zum Realisieren einer hochgenauen Maschinensteuerung gefragt. In einem Fall, in welchem die Kraftstoffeinspritzung durch die in Patentliteratur 1 offenbarte Kraftstoffeinspritzvorrichtung mehrfach durchgeführt wird, muss eine kontinuierliche Erregung einschließlich der vorläufigen Erregung und der Haupterregung ebenso häufig durchgeführt werden, wie die Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, was zu einer Zunahme des Energieverbrauchs aufgrund der aufeinanderfolgenden mehreren Erregungsperioden führt.
Darüber hinaus ist in Patentliteratur 2 ein Kraftstoffsystem einer Brennkraftmaschine offenbart, welches Injektoren zum Einspritzen von Kraftstoff und eine Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Injektoren entsprechend einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine aufweist. Das Kraftstoffeinspritzsystem führt Mehrfacheinspritzungen in einem Verbrennungstakt der Brennkraftmaschine durch. Die Steuerungseinrichtung weist eine Injektorantriebsschaltung, eine ECU-Temperaturerfassungseinrichtung und eine Einspritzbegrenzungseinrichtung auf. Die Injektorantriebsschaltung gibt ein Antriebssignal zu dem Injektor zum Antrieb des Injektors aus. Die ECU-Temperaturerfassungseinrichtung erfasst oder schätzt die Temperatur der Injektorantriebsschaltung. Die Einspritzbegrenzungseinrichtung begrenzt eine spezifische Einspritzung aus den Mehrfacheinspritzungen, um eine Wärmeerzeugungsgröße der Injektorantriebsschaltung zu unterdrücken, wenn die Temperatur der Injektorantriebsschaltung eine vorbestimmte Temperatur überschreitet und dieser Anstieg anhält.
In Patentliteratur 3 ist ein Brennstoffeinspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen offenbart, welches insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine ausgelegt ist. Es ist mit einer Magnetspule, einem durch die Magnetspule in einer Schließrichtung von einer ersten Rückstellfeder beaufschlagten zweiteiligen Anker und einer mit dem größeren Ankerteil kraftschlüssig in Verbindung stehenden Ventilnadel zur Betätigung eines Ventilschließkörpers versehen, der zusammen mit einer Ventilsitzfläche einen Dichtsitz bildet. Das erste Ankerteil ist in der Schließrichtung von der ersten Rückstellfeder und das zweite Ankerteil ist in der Schließrichtung von der zweiten Rückstellfeder beaufschlagt, wobei die Federkonstanten der Rückstellfedern unterschiedlich sind.
In Patentliteratur 4 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines elektromagnetischen Verbrauchers, insbesondere eines Stellelements zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung in einer Brennkraftmaschine, beschrieben. Die Ansteuerung ist in wenigstens eine erste Teilansteuerung und eine zweite Teilansteuerung aufteilbar. Der Bestromungsbeginn der zweiten Teilansteuerung erfolgt eine vorgebbare Zeitspanne nach einem Ansteuerende der ersten Teilansteuerung.
Ferner ist aus Patentliteratur 5 ein Kraftstoffeinspritzventil für eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einer elektromagnetischen Spule, die erregt wird, um eine Magnetkraft zu erzeugen, einem Stator, zu dem die von der elektromagnetischen Spule erzeugte Magnetkraft geführt wird, um einen Elektromagneten zu bilden, einem Körper, um die elektromagnetische Spule und den Stator aufzunehmen, einem beweglichen Element mit einer statorseitigen Endfläche, die von dem Stator mit magnetischer Kraft angezogen wird, und einer gegenstatorseitigen Endfläche, einer Nadel, die so gelagert ist, dass diese das bewegliche Element durchdringt und axial beweglich ist, einem ersten Teil mit großem Durchmesser, der bei der Nadel ausgebildet ist, um der statorseitigen Endfläche zugewandt zu sein, und einer ersten Erregungseinrichtung, um das bewegliche Element in einer Trennungsrichtung von dem Stator zu erregen, bekannt. Wenn das Ventil geschlossen ist, ist ein Spalt zwischen der statorseitigen Endfläche und dem ersten Teil mit großem Durchmesser ausgebildet.
Literatur des Standes der Technik
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Japanisches Patent mit der Nummer JP 4 637 931 B2
Patentliteratur 2: DE 10 2005 001 501 A1
Patentliteratur 3: DE 199 48 238 A1
Patentliteratur 4: DE 100 25 670 A1
Patentliteratur 5: JP 2006 - 97 659 A

Kurzfassung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung liegt darin, eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung vorzusehen, welche eine aufgeteilte Kraftstoffeinspritzung während einer einzelnen Erregung einhergehend mit einer Reduktion des Verbrauchs von elektrischer Leistung sicherstellt.
Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung, welche einen Kraftstoff in eine Verbrennungskammer einer Verbrennungskraftmaschine einspritzt, umfasst ein Gehäuse, ein Nadelelement, einen Flanschabschnitt, einen beweglichen Kern, eine Regulierungseinheit, einen fixierten Kern, eine Spule, eine Vorspanneinheit und eine Stromsteuerungseinheit.
Das Nadelelement ist angeordnet, um in der Lage zu sein, sich in dem Gehäuse hin und her zu bewegen, und dieses öffnet und schließt ein Einspritzloch durch das Durchführen eines Ventilschließens, wenn ein Endabschnitt gegen einen Ventilsitz stößt, und das Durchführen eines Ventilöffnens, wenn der Endabschnitt von dem Ventilsitz getrennt wird.
Der Flanschabschnitt ist radial außerhalb des anderen Endabschnitts des Nadelelements angeordnet, um in der Lage zu sein, eine integrierte Hin- und Herbewegung mit dem Nadelelement durchzuführen.
Die Regulierungseinheit ist radial außerhalb des Nadelelements oder bei einer Innenwand des Gehäuses auf der Ventilsitzseite des beweglichen Kerns angeordnet, um in der Lage zu sein, eine integrierte Hin- und Herbewegung mit dem Nadelelement durchzuführen, wobei die Regulierungseinheit ausgebildet ist, um in der Lage zu sein, eine Bewegung des beweglichen Kerns in einer Ventilschließrichtung durch Stoßen gegen den beweglichen Kern zu regulieren.
Die Stromsteuerungseinheit steuert einen durch die Spule fließenden Strom.
Bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung ist zwischen dem Flanschabschnitt und dem beweglichen Kern ein Spalt ausgebildet, wenn die Regulierungseinheit und der beweglicher Kern aneinanderstoßen. Zusätzlich ist bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung die Stromsteuerungseinheit in der Lage, eine Stärke des durch die Spule fließenden Stroms anzupassen, so dass die Kraftstoffeinspritzung während einer einzelnen Erregung zu mehreren Zeiten bzw. mehrfach durchgeführt wird.
Bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung ist der Spalt zwischen dem Flanschabschnitt und dem beweglichen Kern ausgebildet, wenn die Regulierungseinheit und der beweglicher Kern aneinanderstoßen. Wenn der Strom während der Ventilöffnung durch die Spule fließt, stößt der beweglicher Kern gegen den Flanschabschnitt, nachdem sich dieser während einer Beschleunigung in der Ventilöffnungsrichtung unter Verwendung des Spalts bewegt. Folglich kann in der Ventilöffnungsrichtung eine relativ große Kraft auf die Nadel aufgebracht werden.
Bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung ist die Stromsteuerungseinheit in der Lage, die Stärke des während der einzelnen Erregung durch die Spule fließenden Stroms anzupassen. Hierin bezieht sich die „einzelne Erregung“ auf eine Erregung bzw. Bestromung, welche durchgeführt wird, bis der Strom gleich null wird, nachdem der Strom damit beginnt, durch die Spule zu fließen, und dann der null übersteigende Strom kontinuierlich fließt. Entsprechend können Bewegungen des Nadelelements und des beweglichen Kerns in dem Gehäuse gesteuert werden und die Kraftstoffeinspritzung kann während der einzelnen Erregung zu mehreren Zeiten bzw. mehrfach durchgeführt werden. Daher kann bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung der für die Kraftstoffeinspritzung erforderliche Energiebetrag reduziert werden und die Kraftstoffeinspritzung kann aufgeteilt werden, im Gegensatz zu einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung, welche beispielsweise in Patentliteratur 1 offenbart ist, bei welcher eine kontinuierliche Erregung einschließlich einer vorläufigen Erregung und einer Haupterregung ebenso häufig durchgeführt werden muss, wie die Kraftstoffeinspritzung für die mehrfach durchzuführende Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird.
Figurenliste
Der vorstehend beschriebene Zweck und die weiteren Zwecke der vorliegenden Offenbarung, sowie die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung, werden in der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung und mit Bezug auf beigefügte Abbildungen weiter klargestellt.

1 ist eine Querschnittsansicht einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts II in 1.
3 ist ein Zeitdiagramm mit Bezug auf eine Kraftstoffeinspritzung durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
4 ist eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts II in 1, welche einen Effekt darstellt, welcher von dem in 2 dargestellten abweicht.
5 ist eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts II in 1, welcher einen Effekt darstellt, der von diesen abweicht, die in 2 und 4 dargestellt sind.
6 ist ein charakteristisches Diagramm bzw. eine Kennlinie, welche eine Beziehung zwischen einer Stromstärke und einer Kraftstoffeinspritzmenge mit Bezug auf die Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
7 ist ein Zeitdiagramm mit Bezug auf eine Kraftstoffeinspritzung durch eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
8 ist ein Zeitdiagramm mit Bezug auf eine Kraftstoffeinspritzung durch eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
9 ist ein Zeitdiagramm mit Bezug auf eine Kraftstoffeinspritzung durch eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
10 ist ein Zeitdiagramm mit Bezug auf eine Kraftstoffeinspritzung durch eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
11 ist ein Zeitdiagramm mit Bezug auf eine Kraftstoffeinspritzung durch eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.

Beschreibung von Ausführungsformen
Nachfolgend sind Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf die Abbildungen beschrieben.
(Erste Ausführungsform)
Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist in 1 bis 6 dargestellt. Eine Ventilöffnungsrichtung und eine Ventilschließrichtung sind in den 1, 2, 4 und 5 dargestellt, wobei die Ventilöffnungsrichtung einer Richtung entspricht, in welcher eine Nadel 40 von einem Ventilsitz 255 gelöst bzw. getrennt wird, und die Ventilschließrichtung einer Richtung entspricht, in welcher die Nadel 40 gegen den Ventilsitz 255 stößt.
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 wird beispielsweise in einem Direkteinspritz-Ottomotor (nicht dargestellt) verwendet. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 spritzt Ottokraftstoff als einen Kraftstoff mit einem hohen Druck in die Maschine ein und führt diesen zu. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 ist mit einem Gehäuse 20, der Nadel 40, einem beweglichen Kern 50, einem fixierten Kern 30, einem mit einem Boden versehenen, zylindrischen Element 60, einer Spule 35, einer Feder 31 als eine „Vorspanneinheit“, einer Stromsteuerungseinheit 38 und dergleichen vorgesehen.
Ein erstes zylindrisches Element 21, ein zweites zylindrisches Element 22, ein drittes zylindrisches Element 23 und eine Einspritzdüse 25 bilden das Gehäuse 20. Jedes Element aus dem ersten zylindrischen Element 21, dem zweiten zylindrischen Element 22 und dem dritten zylindrischen Element 23 ist in einer zylindrischen Gestalt ausgebildet, und das erste zylindrische Element 21, das zweite zylindrische Element 22 und das dritte zylindrische Element 23 sind in dieser Reihenfolge koaxial angeordnet und miteinander verbunden.
Ein magnetisches Material, wie ferritischer Edelstahl, bildet das erste zylindrische Element 21 und das dritte zylindrische Element 23, wobei bei dem ersten zylindrischen Element 21 und dem dritten zylindrischen Element 23 eine magnetische Stabilisierungsbehandlung durchgeführt wird. Das erste zylindrische Element 21 und das dritte zylindrische Element 23 besitzen einen relativ niedrigen Härtegrad. Ein nicht-magnetisches Material, wie austenitischer Edelstahl, bildet das zweite zylindrische Element 22. Das zweite zylindrische Element 22 weist eine höhere Härte auf als das erste zylindrische Element 21 und das dritte zylindrische Element 23.
Die Einspritzdüse 25 ist bei einem Endabschnitt des ersten zylindrischen Elements 21 auf der Seite entgegengesetzt zu dem zweiten zylindrischen Element 22 angeordnet. Die Einspritzdüse 25 ist in einer mit einem Boden versehenen, zylindrischen Gestalt ausgebildet, diese ist durch ein Metall, wie verwendeten martensitischen Edelstahl, ausgebildet, und mit dem ersten zylindrischen Element 21 verschweißt. Die Einspritzdüse 25 wird einer Abschreckbehandlung unterzogen, so dass der Einspritzdüse 25 eine vorbestimmte Härte verliehen wird. Ein Einspritzabschnitt 251 und ein Zylinderabschnitt 252 bilden die Einspritzdüse 25.
Der Einspritzabschnitt 251 ist mit einer Mittelachse CA20 des Gehäuses 20, welche koaxial zu einer Mittelachse der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 ist, die einer Symmetrieachse entspricht, achsensymmetrisch ausgebildet. Eine Außenwand 253 des Einspritzabschnitts 251 ist ausgebildet, um ausgehend von einem inneren Abschnitt der Einspritzdüse 25 in der Richtung der Mittelachse CA20 vorzustehen. Der Einspritzabschnitt 251 weist mehrere Einspritzlöcher 26 auf, die ermöglichen, dass eine Innenseite und eine Außenseite des Gehäuses 20 miteinander in Verbindung stehen. Der Ventilsitz 255, welcher um die Einspritzlöcher 26 herum ausgebildet ist, ist bei einer Innenwand 254 des Einspritzabschnitts 251 angeordnet.
Der Zylinderabschnitt 252, welcher eine radiale Außenseite des Einspritzabschnitts 251 umgibt, ist angeordnet, um sich in der Richtung entgegengesetzt zu der Richtung zu erstrecken, in welcher die Außenwand 253 des Einspritzabschnitts 251 vorsteht. Ein Endabschnitt des Zylinderabschnitts 252 ist mit dem Einspritzabschnitt 251 verbunden, und der andere Endabschnitt des Zylinderabschnitts 252 ist mit dem ersten zylindrischen Element 21 verbunden.
Ein Metall, wie martensitischer Edelstahl, bildet die Nadel 40. Die Nadel 40 wird einer Abschreckbehandlung unterzogen, so dass der Nadel 40 eine vergleichbare Härte wie die Härte der Einspritzdüse 25 verliehen wird.
Die Nadel 40 ist in dem Gehäuse 20 aufgenommen, um sich hin und her bewegen zu können. Ein Wellenabschnitt 41, ein Dichtabschnitt 42 als „ein Endabschnitt eines Nadelelements“, ein Flanschabschnitt 43, eine Regulierungseinheit 45 usw. bilden die Nadel 40. Der Wellenabschnitt 41, der Dichtabschnitt 42, der Flanschabschnitt 43 und die Regulierungseinheit 45 sind in einer integrierten Art und Weise ausgebildet, um sich hin und her bewegen zu können. Der Wellenabschnitt 41 und der Dichtabschnitt 42 sind äquivalent zu dem „Nadelelement“.
Der Wellenabschnitt 41 entspricht einem stabförmigen Abschnitt, und ein Endabschnitt des Wellenabschnitts 41 auf der Seite des fixierten Kerns 30 ist in einer zylindrischen Gestalt ausgebildet. Ein Strömungskanal 400, durch welchen der Kraftstoff strömen kann, ist in dem Endabschnitt des Wellenabschnitts 41 auf der Seite des fixierten Kerns 30 ausgebildet. Der Strömungskanal 400 steht mit einem Loch 411 in dem Wellenabschnitt 41 auf der Seite des Ventilsitzes 255 des Strömungskanals 400 in Verbindung. Mit anderen Worten, das Loch 411 ermöglicht, dass der Strömungskanal 401 und eine Außenseite des Wellenabschnitts 41 miteinander in Verbindung stehen.
Der Wellenabschnitt 41 besitzt einen Verbindungsdurchlass 410 für eine Verbindung zwischen einem Spalt 430 (später beschrieben) und dem Strömungskanal 400. Der Kraftstoff in dem Spalt 430 strömt durch den Verbindungsdurchlass 410.
Der Dichtabschnitt 42 ist bei einem Endabschnitt des Wellenabschnitts 41 auf der Seite des Ventilsitzes 255 angeordnet, um in der Lage zu sein, gegen den Ventilsitz 255 zu stoßen. Die Nadel 40 öffnet und schließt die Einspritzlöcher 26 durch das Durchführen einer Ventilöffnung, wenn der Dichtabschnitt 42 von dem Ventilsitz 255 gelöst wird, und das Durchführen eines Ventilschließens, wenn der Dichtabschnitt 42 gegen den Ventilsitz 255 stößt.
Ein Gleitkontaktabschnitt 44 ist zwischen dem Wellenabschnitt 41 und dem Dichtabschnitt 42 ausgebildet. Der Gleitkontaktabschnitt 44 ist in einer zylindrischen Gestalt ausgebildet und besitzt bei einer Außenwand 441 einen teilweise angefasten bzw. abgeschrägten Abschnitt. Der Teil der Außenwand 441 des Gleitkontaktabschnitts 44, welcher nicht abgeschrägt ist, kann mit einer Innenwand der Einspritzdüse 25 in Gleitkontakt stehen. Entsprechend wird die Hin- und Herbewegung der Nadel 40 bei dem Endabschnitt auf der Seite des Ventilsitzes 255 geführt.
Der Flanschabschnitt 43 ist im Wesentlichen in einer torischen bzw. wulstförmigen Gestalt ausgebildet und radial außerhalb des Endabschnitts des Wellenabschnitts 41 auf der Seite des fixierten Kerns 30 angeordnet. Der Flanschabschnitt 43 ist derart ausgebildet, dass dieser hinsichtlich des Außendurchmessers größer als der Wellenabschnitt 41 ist.
Die Regulierungseinheit 45, welche im Wesentlichen in einer torischen bzw. wulstförmigen Gestalt ausgebildet ist, ist radial außerhalb des Wellenabschnitts 41 auf der Seite des Ventilsitzes 255 des Flanschabschnitts 43 und bei einer Position mit einem vorbestimmten Abstand zu dem Flanschabschnitt 43 angeordnet. Die Regulierungseinheit 45 ist derart ausgebildet, dass diese hinsichtlich des Außendurchmessers größer als der Wellenabschnitt 41 ist. Der bewegliche Kern 50 ist angeordnet, um sich zwischen einer ersten Regulierungseinheit-Endfläche 451 der Regulierungseinheit 45 auf der Seite des fixierten Kerns 30 und einer Flanschabschnitt-Endfläche 431 des Flanschabschnitts 43 auf der Seite des Ventilsitzes 255 hin und her bewegen zu können.
Der bewegliche Kern 50 ist in einer zylindrischen Gestalt ausgebildet, und ein magnetisches Material, wie ferritischer Edelstahl, bildet den beweglichen Kern 50. Der bewegliche Kern 50 ist angeordnet, um sich relativ zu der Nadel 40 bewegen zu können.
Der bewegliche Kern 50 besitzt ein Durchgangsloch 500 des beweglichen Kerns, in welches der Wellenabschnitt 41 eingefügt ist. Eine erste Endfläche 501 des beweglichen Kerns 50 auf der Seite des fixierten Kerns 30 ist ausgebildet, um gegen die Flanschelement-Endfläche 431 stoßen zu können. Eine zweite Endfläche 502 des beweglichen Kerns 50 auf der Seite des Ventilsitzes 255 ist ausgebildet, um gegen die erste Regulierungseinheit-Endfläche 451 stoßen zu können. Wenn die erste Regulierungseinheit-Endfläche 451 und die zweite Endfläche 502 des beweglichen Kerns aneinander stoßen, ist zwischen der Flanschelement-Endfläche 431 und der ersten Endfläche 501 des beweglichen Kerns der Spalt 430 ausgebildet.
Der fixierte Kern 30 ist mit dem dritten zylindrischen Element 23 des Gehäuses 20 verschweißt und angeordnet, um im Inneren des Gehäuses 20 fixiert zu sein. Der fixierte Kern 30 besitzt einen Hauptkörperabschnitt 301 des fixierten Kerns und einen Anlageabschnitt 302 des fixierten Kerns.
Der Hauptkörperabschnitt 301 des fixierten Kerns ist in einer zylindrischen Gestalt ausgebildet, und ein magnetisches Material, wie ferritischer Edelstahl, bildet den Hauptkörperabschnitt 301 des fixierten Kerns. Der Hauptkörperabschnitt 301 des fixierten Kerns ist in einem durch die Spule 35 (später beschrieben) ausgebildeten Magnetfeld angeordnet, wobei bei dem Hauptkörperabschnitt 301 des fixierten Kerns eine magnetische Stabilisierungsbehandlung durchgeführt wird.
Der Anlageabschnitt 302 des fixierten Kerns entspricht einem zylindrischen Element, welches auf einer Innenseite des Hauptkörperabschnitts 301 des fixierten Kerns auf der Seite des Ventilsitzes 255 angeordnet ist. Der Anlageabschnitt 302 des fixierten Kerns besitzt eine Härte, welche vergleichbar zu der Härte des beweglichen Kerns 50 ist. Eine Endfläche 303 des Anlageabschnitts 302 des fixierten Kerns auf der Seite des Ventilsitzes 255 ist näher an der Seite des Ventilsitzes 255 positioniert als eine Endfläche 304 des Hauptkörperabschnitts 301 des fixierten Kerns auf der Seite des Ventilsitzes 255. Wenn sich der bewegliche Kern 50 in der Ventilöffnungsrichtung bewegt, stoßen entsprechend die erste Endfläche 501 des beweglichen Kerns 50 und die Endfläche 303 aneinander und die Bewegung des beweglichen Kerns 50 in der Ventilöffnungsrichtung wird reguliert.
Das mit einem Boden versehene, zylindrische Element 60 ist auf der Seite des beweglichen Kerns 50 entgegengesetzt zu dem Ventilsitz 255 und auf der Innenseite des Anlageabschnitts 302 des fixierten Kerns angeordnet, um sich mit Bezug auf den fixierten Kern 30 hin und her bewegen zu können. Ein Scheibenabschnitt 61 und ein Zylinderabschnitt 62 bilden das mit dem Boden versehene, zylindrische Element 60. Der Scheibenabschnitt 61 und der Zylinderabschnitt 62 sind integral ausgebildet.
Der Scheibenabschnitt 61 ist auf der Seite des Flanschabschnitts 43 entgegengesetzt zu dem Ventilsitz 255 positioniert. Der Scheibenabschnitt 61 ist derart ausgebildet, dass dessen Querschnitt senkrecht zu der Mittelachse CA20 eine kreisförmige Gestalt besitzt. Eine Endfläche 611 des Scheibenabschnitts 61 auf der Seite des Ventilsitzes 255 ist ausgebildet, um gegen eine Endfläche 412 des Wellenabschnitts 41 auf der Seite entgegengesetzt zu dem Ventilsitz 255 und eine Endfläche 432 des Flanschabschnitts 43 auf der Seite entgegengesetzt zu dem Ventilsitz 255 stoßen zu können.
Ein Verbindungsdurchlass 612, welcher ermöglicht, dass eine Innenseite und eine Außenseite des mit dem Boden versehenen, zylindrischen Elements 60 miteinander in Verbindung stehen, ist in dem Scheibenabschnitt 61 ausgebildet. Der Verbindungsdurchlass 612 bildet einen Kraftstoffdurchlass 18 (später beschrieben), und der Kraftstoff im Inneren des mit dem Boden versehenen, zylindrischen Elements 60 wird infolge einer Bewegung des Flanschelements 43 hin zu der Außenseite von dem mit dem Boden versehenen, zylindrischen Element 60 abgeführt.
Der Zylinderabschnitt 62 entspricht einem Zylinderabschnitt, welcher ausgebildet ist, um sich ausgehend von einer radialen Außenseite des Scheibenabschnitts 61 in Richtung hin zu dem Ventilsitz 255 zu erstrecken. Eine Innenwand 621 des Zylinderabschnitts 62 ist ausgebildet, um mit Bezug auf eine Außenwand 433 radial außerhalb des Flanschabschnitts 43 gleiten zu können. Die Innenwand 621 und die Außenwand 433 weisen den gleichen Härtegrad auf. Eine Außenwand 622 des Zylinderabschnitts 62 ist angeordnet, um mit Bezug auf eine Innenwand 305 des Anlageabschnitts 302 des fixierten Kerns gleiten zu können. Die Außenwand 622 und die Innenwand 305 weisen den gleichen Härtegrad auf.
Ein Endabschnitt des Zylinderabschnitts 62 ist an dem Scheibenabschnitt 61 fixiert. Der andere Endabschnitt des Zylinderabschnitts 62 ist angeordnet, um gegen den beweglichen Kern 50 stoßen zu können. Der Zylinderabschnitt 62 weist eine Länge auf, die ermöglicht, dass der Flanschabschnitt 43 eine Hin- und Herbewegung im Inneren des mit dem Boden versehenen, zylindrischen Elements 60 durchführt.
Die Spule 35, welche in einer zylindrischen Gestalt ausgebildet ist, ist angeordnet, um hauptsächlich das zweite zylindrische Element 22 und das dritte zylindrische Element 23 ausgehend von einer radialen Außenseite zu umgeben. Das Magnetfeld wird um die Spule 35 ausgebildet, wenn ein Strom fließt. Sobald das Magnetfeld ausgebildet ist, ist bei dem fixierten Kern 30, dem beweglichen Kern 50, dem ersten zylindrischen Element 21 und dem dritten zylindrischen Element 23 ein Magnetkreis ausgebildet.
Die Feder 31 ist derart angeordnet, dass ein Ende der Feder 31 gegen eine Endfläche 613 des Scheibenabschnitts 61 auf der Seite entgegengesetzt zu dem Ventilsitz 255 stößt. Das andere Ende der Feder 31 stößt gegen eine Endfläche 111 eines Anpassrohrs 11 auf der Seite des Ventilsitzes 255, wobei das Anpassrohr 11 im Inneren des fixierten Kerns 30 eingepresst bzw. pressgepasst und fixiert ist. Die Feder 31 spannt die Nadel 40 und den beweglichen Kern 50 über das mit dem Boden versehene, zylindrische Element 60 in Richtung hin zu dem Ventilsitz 255, das heißt, in der Ventilschließrichtung, vor.
Eine zylindrische Kraftstoffeinführungsleitung 12 ist bei einem Endabschnitt des dritten zylindrischen Elements 23 entgegengesetzt zu der Seite des zweiten zylindrischen Elements 22 eingepresst und verschweißt. Im Inneren der Kraftstoffeinführungsleitung 12 ist ein Filter 13 angeordnet. Der Filter 13 nimmt Fremdstoffe auf, welche in dem Kraftstoff enthalten sind, der ausgehend von einer Einführöffnung 14 der Kraftstoffeinführungsleitung 12 einströmt.
Radial äußere Seiten der Kraftstoffeinführungsleitung 12 und des dritten zylindrischen Elements 23 sind mit einem Hartz geformt. Ein Verbinder 15 ist bei dem geformten Teil ausgebildet. Ein Anschluss 16 für die Zuführung elektrischer Leistung hin zu der Spule 35 ist bei dem Verbinder 15 umspritzt. Die Stromsteuerungseinheit 38 ist mit dem Anschluss 16 elektrisch verbunden. Ein zylindrischer Halter 17, welcher die Spule 35 bedeckt, ist radial außerhalb der Spule 35 angeordnet.
Die Stromsteuerungseinheit 38 ist mit einer externen Quelle für elektrische Leistung (nicht dargestellt) und einer elektronischen Steuerungseinheit (nachfolgend als eine „ECU“ bezeichnet) in einem mit der Maschine ausgerüsteten Fahrzeug elektrisch verbunden. Die Stromsteuerungseinheit 38 steuert eine Stärke des durch die Spule 35 fließenden Stroms, eine Dauer des Stromflusses usw. im Ansprechen auf eine Befehlsausgabe von der ECU und beispielsweise basierend auf Signalen von verschiedenen bei dem Fahrzeug angebrachten Sensoren.
Der Kraftstoff, welcher ausgehend von der Einführöffnung 14 der Kraftstoffeinführungsleitung 12 einströmt, strömt im Inneren des fixierten Kerns 30, im Inneren des Anpassrohrs 11, durch den Strömungskanal 400 und das Loch 411 und zwischen dem ersten zylindrischen Element 21 und dem Wellenabschnitt 41, und dieser wird in Richtung hin zu dem inneren Abschnitt der Einspritzdüse 25 geführt. Mit anderen Worten, der Pfad zwischen der Einführöffnung 14 der Kraftstoffeinführungsleitung 12 und dem Raum zwischen dem ersten zylindrischen Element 21 und dem Wellenabschnitt 41 der Nadel 40 entspricht dem Kraftstoffdurchlass 18, durch welchen der Kraftstoff in die Einspritzdüse 25 eingeführt wird.
Nachstehend wird ein Effekt der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 mit Bezug auf 2 bis 6 beschrieben. Die 2, 4 und 5 entsprechen vergrößerten Ansichten, welche einen Hauptabschnitt der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 darstellen, in welchen Positionsbeziehungen zwischen dem beweglichen Kern 50, der Nadel 40 und dem fixierten Kern 30 vor und nach der Kraftstoffeinspritzung dargestellt sind. 3 ist ein Zeitdiagramm mit Bezug auf die Kraftstoffeinspritzung durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1. AN und AUS eines von der ECU hin zu der Stromsteuerungseinheit 38 ausgegebenen Signals sind in (a) von 3 dargestellt. Die Stärke des Stroms, welcher durch die Spule 35 fließt, ist in (b) von 3 dargestellt. Ein Hubbetrag der Nadel 40 (durchgehende Linie L14) und ein Hubbetrag des beweglichen Kerns 50 (strichpunktierte Linie L15 mit zwei Punkten) sind in (c) von 3 dargestellt. Der Hubbetrag der Nadel 40 zu einer bestimmten Zeit steht für einen Abstand bzw. eine Strecke zwischen der Position der ersten Endfläche 501 des beweglichen Kerns in dem in 2 dargestellten Zustand und der Position der Flanschabschnitt-Endfläche 431 zu der bestimmten Zeit. Der Hubbetrag des beweglichen Kerns 50 zu einer bestimmten Zeit steht für einen Abstand zwischen der Position der ersten Endfläche 501 des beweglichen Kerns in dem in 2 dargestellten Zustand und der Position der ersten Endfläche 501 des beweglichen Kerns zu der bestimmten Zeit. 6 ist ein charakteristisches Diagramm bzw. eine Kennlinie, welche eine Beziehung zwischen der Stärke des durch die Spule 35 in der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 fließenden Stroms und einer Kraftstoffeinspritzmenge darstellt. In 4 und 5 ist die in 2 dargestellte Position des beweglichen Kerns 50 mit gepunkteten Linien dargestellt, so dass die Beschreibung besser verständlich ist.
Das von der ECU hin zu der Stromsteuerungseinheit 38 ausgegebene Signal bleibt auf AUS, wenn keine elektrische Leistung hin zu der Spule 35 geführt wird, das heißt, ausgehend von der Zeit t10 hin zu der Zeit t11, wie in 3 dargestellt ist. Zu dieser Zeit wird kein Strom hin zu der Spule 35 geführt und die Nadel 40, der bewegliche Kern 50 und der fixierte Kern 30 weisen die in 2 dargestellte Positionsbeziehung auf. Die erste Endfläche 451 der Regulierungseinheit und die zweite Endfläche 502 des beweglichen Kerns stoßen insbesondere aufgrund einer Vorspannkraft der Feder 31, welche auf die Nadel 40 und den beweglichen Kern 50 wirkt, aneinander. Zu dieser Zeit ist zwischen der ersten Endfläche 501 des beweglichen Kerns und der Flanschabschnitt-Endfläche 431 der Spalt 430 ausgebildet. Zusätzlich ist zwischen der Endfläche 303 des Anlageabschnitts 302 des fixierten Kerns und der ersten Endfläche 501 des beweglichen Kerns ein Spalt ausgebildet, da zwischen dem fixierten Kern 30 und den beweglichen Kern 50 keine magnetische Anziehungskraft erzeugt wird.
Sobald das Signal, welches die ECU hin zu der Stromsteuerungseinheit 38 ausgibt, zu der Zeit t11 auf AN geschaltet wird, fließt zu einer Zeit t110 ein Strom Ip1 als ein „erster Strom“ durch die Spule 35. Dies resultiert in der Erzeugung der magnetischen Anziehungskraft zwischen dem fixierten Kern 30 und dem beweglichen Kern 50, und der Hubbetrag des beweglichen Kerns 50 nimmt zu, wie mit der strichpunktierten Linie L15 mit zwei Punkten dargestellt ist. Zu dieser Zeit bewegt sich der bewegliche Kern 50 in der Ventilöffnungsrichtung, während dieser über eine Strecke äquivalent zu der Länge des Spalts 430 in der Richtung der Mittelachse CA20 beschleunigt, und daher wirkt eine relativ große Kraft in der Ventilöffnungsrichtung auf die Nadel 40 (Zeit t12 in 3), wenn die erste Endfläche 501 des beweglichen Kerns und die Flanschabschnitt-Endfläche 431 aneinander stoßen, wie in 4 dargestellt ist. Der Hubbetrag des beweglichen Kerns 50 zu dieser Zeit entspricht einem Hubbetrag D1, wie in 4 dargestellt ist.
Nachdem die erste Endfläche 501 des beweglichen Kerns und die Flanschabschnitt-Endfläche 431 aneinander stoßen, bewegen sich die Nadel 40 und der bewegliche Kern 50 aufgrund einer Trägheitskraft des beweglichen Kerns 50 in einer integrierten Art und Weise und gegen die Vorspannkraft der Feder 31 in der Ventilöffnungsrichtung. Folglich werden die Nadel 40 und der Ventilsitz 255 voneinander getrennt und die Einspritzlöcher 26 werden geöffnet. Sobald die Einspritzlöcher 26 geöffnet sind, wird der Kraftstoff in der Einspritzdüse 25 durch die Einspritzlöcher 26 eingespritzt. Nachfolgend wird die Kraftstoffeinspritzung, welche durchgeführt wird, wenn der Strom Ip1 durch die Spule 35 fließt, als Voreinspritzung bezeichnet.
Obwohl sich die Nadel 40 und der bewegliche Kern 50 aufgrund der Trägheitskraft des beweglichen Kerns 50 ausgehend von der Zeit t12 in gewissem Ausmaß in der Ventilöffnungsrichtung bewegen, bewegen sich die Nadel 40 und der bewegliche Kern 50 in der Ventilschließrichtung, sobald die Vorspannkraft der Feder 31 diese Trägheitskraft übersteigt, und dann stoßen die Nadel 40 und der Ventilsitz 255 aneinander und die Einspritzlöcher 26 werden zu einer Zeit t13 verschlossen.
Während der Voreinspritzung durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform werden die Nadel 40 und der bewegliche Kern 50 in dem Ausmaß angehoben, in welchem die Endfläche 412 des Wellenabschnitts 41 und die Endfläche 432 des Flanschabschnitts 43 nicht gegen die Endfläche 611 des Scheibenabschnitts 61 stoßen. Insbesondere mit Bezug auf den Hubbetrag der Nadel 40 zu einer Zeit, wenn die Endfläche 412 des Wellenabschnitts 41 und die Endfläche 432 des Flanschabschnitts 43 gegen die Endfläche 611 des Scheibenabschnitts 61 stoßen, als ein Hubbetrag D2 (Bezug auf 5) als ein „maximaler Hubbetrag“, entspricht der Hubbetrag der Nadel 40 zwischen der Zeit t12 und der Zeit t13 einem Hubbetrag D3, welcher kleiner als der Hubbetrag D2 ist. Der Hubbetrag D3 ist äquivalent zu einem „Hubbetrag, der kleiner als der maximale Hubbetrag ist“.
Bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 kann die Stromsteuerungseinheit 38 den Hubbetrag der Nadel 40 durch Verändern der Stärke des Stroms Ip1 im Ansprechen auf Fahrzeugantriebssituationen verändern. Entsprechend kann die Kraftstoffeinspritzmenge während der Voreinspritzung verändert werden. Insbesondere wenn der Strom Ip1 in einem Bereich von mindestens einem Strom Ip0 erhöht wird, wie in 6 dargestellt ist, nimmt die Kraftstoffeinspritzmenge während der Voreinspritzung infolge der Zunahme des Stroms Ip1 zu.
Sobald das durch die ECU ausgegebene Signal zu der Zeit t11 auf AN geschaltet wird, fließt der Strom Ip1 durch die Spule 35 (ausgehend von der Zeit t110 in 3). Folglich werden die Einspritzlöcher 26 bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 zu der Zeit t13 verschlossen und dann wird ein Zustand, in welchem der bewegliche Kern 50 und die Nadel 40 aneinanderstoßen, ausgehend von der Zeit t13 bis hin zu der Zeit t14, wenn die Stärke des Stroms das nächste Mal verändert wird, aufrechterhalten. Die Stromsteuerungseinheit 38 kann die Flussdauer des Stroms Ip1 durch die Spule 35, das heißt, die Phase ausgehend von der Zeit t110 bis hin zu der Zeit t14, im Ansprechen auf Fahrzeugantriebssituationen anpassen.
Zu der Zeit t14 bewirkt die Stromsteuerungseinheit 38, dass der durch die Spule 35 fließende Strom den Strom Ip1 übersteigt. Insbesondere bewirkt die Stromsteuerungseinheit 38, dass ein relativ großer bzw. hoher Strom Ix1 zunächst als ein „zweiter Strom“ fließt, und diese bewirkt anschließend, dass ein Strom Im1 durch die Spule 35 fließt (Zeit t15 in 3), wobei der Strom Im1 kleiner als der Strom Ix1 und größer als der Strom Ip1 ist. Folglich bewegen sich die Nadel 40 und der bewegliche Kern 50 in der Ventilöffnungsrichtung und die Einspritzlöcher 26 werden erneut geöffnet. Sobald die Einspritzlöcher 26 geöffnet sind, wird der Kraftstoff in der Kraftstoffdüse 25 durch die Einspritzlöcher 26 eingespritzt. Nachfolgend ist die Kraftstoffeinspritzung, welche durchgeführt wird, wenn der Strom Im1 durch die Spule 35 fließt, als Haupteinspritzung bezeichnet. Der Hubbetrag der Nadel 40 während der Haupteinspritzung entspricht dem Hubbetrag D2 (Bezug auf 5), welcher dem maximalen Hubbetrag der Nadel 40 bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 entspricht.
Sobald das Signal, welches die ECU hin zu der Stromsteuerungseinheit 38 ausgibt, zu einer Zeit t16 auf AUS geschaltet wird, wird der durch die Spule 35 fließende Strom gleich null. Die Nadel 40 und der bewegliche Kern 50 bewegen sich aufgrund der Vorspannkraft der Feder 31 in der Ventilschließrichtung. Die Nadel 40 und der Ventilsitz 255 stoßen aneinander, was bewirkt, dass die Einspritzlöcher 26 verschlossen werden und dass die Nadel 40 stoppt (Zeit t17 in 3). Nach der Zeit t17 bewegt sich der bewegliche Kern 50 weiter in der Ventilschließrichtung und stoppt durch Stoßen gegen die Regulierungseinheit 45 (Zeit t18 in 3).
Auf diese Art und Weise führt die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform eine Klein-Groß-Doppel-Einspritzsteuerung durch, welche einer Steuerung entspricht, so dass während einer einzelnen Erregung die Haupteinspritzung durchgeführt wird, nachdem die Voreinspritzung durchgeführt wird. Nachdem das Signal, welches die ECU hin zu der Stromsteuerungseinheit 38 ausgibt, auf AUS geschaltet wird, wird der in eine Verbrennungskammer der Maschine eingespritzte und geführte Kraftstoff durch eine Zündkerze entzündet und verbrannt.
(a) Bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform ist der Spalt 430 zwischen der Flanschabschnitt-Endfläche 431 und der ersten Endfläche 501 des beweglichen Kerns ausgebildet, wenn die erste Endfläche 451 der Regulierungseinheit und die zweite Endfläche 502 des beweglichen Kerns aneinanderstoßen. Sobald der Strom durch die Spule 35 in der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 fließt, stößt der bewegliche Kern 50 gegen die Nadel 40, während dieser über die Strecke äquivalent zu der Länge des Spalts 430 in der Richtung der Mittelachse CA20 beschleunigt. Entsprechend kann bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 eine relativ große Kraft in der Ventilöffnungsrichtung auf die Nadel 40 aufgebracht werden.
(b) Bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung, welche beispielsweise in Patentliteratur 1 offenbart ist, bei welcher die Kraftstoffeinspritzung während einer einzelnen Erregung lediglich einmal durchgeführt werden kann, muss eine hin zu einer Spule geführte elektrische Energie ebenso häufig geladen bzw. zugeführt werden, wie die Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, so dass die Ventilöffnung ebenso häufig durchgeführt wird, wie die Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, in einem Fall, in welchem die Kraftstoffeinspritzung durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung für ein in einer Verbrennungskammer auszubildendes Luft-Kraftstoff-Gemisch, welches für eine gewünschte Verbrennung geeignet ist, zu mehreren Zeiten durchgeführt wird. Daher nimmt der Verbrauch an elektrischer Energie zu.
Die Stromsteuerungseinheit 38 bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform führt die Klein-Groß-Doppel-Einspritzsteuerung während der „einzelnen Erregung“, welche ausgehend von der Zeit t11, wenn der Strom damit beginnt, durch die Spule 35 zu fließen, bis hin zu der Zeit t16, wenn der Strom nach einem kontinuierlichen Fluss des Stroms oberhalb von null zu null wird, andauert, durch, wobei die Klein-Groß-Doppel-Einspritzsteuerung vorliegt, um zu veranlassen, dass der Strom Im1 durch die Spule 35 fließt, welcher den Strom Ip1 übersteigt, so dass der Hubbetrag der Nadel 40 zu dem Hubbetrag D2 wird, nachdem veranlasst wird, dass der Strom Ip1 fließt, so dass der Hubbetrag der Nadel 40 zu dem Hubbetrag D3 wird. Entsprechend können bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 die Voreinspritzung zum Einspritzen eines relativ kleinen Kraftstoffbetrags und die Haupteinspritzung zum Einspritzen eines relativ großen Kraftstoffbetrags während der einzelnen Erregung durchgeführt werden. Daher kann der für die Kraftstoffeinspritzung erforderliche Energiebetrag im Vergleich zu der Kraftstoffeinspritzvorrichtung reduziert werden, bei welcher die elektrische Energie für die mehreren Kraftstoffeinspritzperioden zu mehreren Zeiten bzw. mehrfach geladen bzw. zugeführt werden muss.
(c) Bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung, bei welcher das Laden bzw. Zuführen der elektrischen Energie ebenso häufig wiederholt wird, wie die Kraftstoffeinspritzung für die wiederholte Kraftstoffeinspritzung, ist mit Bezug auf j ede der mehreren Kraftstoffeinspritzperioden eine Zeit für das Laden von elektrischer Energie erforderlich. Während der mehreren Kraftstoffeinspritzabschnitte ist es jedoch schwierig, dass eine ausreichende Länge der Zeit für das Laden der für den nächsten auf einen Kraftstoffeinspritzabschnitt folgenden Kraftstoffeinspritzabschnitt erforderlichen elektrischen Energie vorliegt. Bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 kann die Kraftstoffeinspritzung im Gegensatz dazu während der einzelnen Erregung dadurch zu mehreren Zeiten bzw. mehrfach und aufeinanderfolgend durchgeführt werden, dass die Stärke des Stroms gesteuert wird, und das Laden der elektrischen Energie für die mehreren Kraftstoffeinspritzabschnitte muss nicht nach der Einleitung der einzelnen Erregung durchgeführt werden. Daher kann eine zeitliche Beschränkung hinsichtlich der mehreren Kraftstoffeinspritzabschnitte, wie die Haupteinspritzung, welche unmittelbar nach der Voreinspritzung durchzuführen ist, reduziert werden.
(d) Bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 können die Stärke des Stroms Ip1 und die Dauer des Flusses des Stroms Ip1 während der Voreinspritzung im Ansprechen auf Fahrzeugantriebssituationen angepasst werden. Entsprechend kann in der Verbrennungskammer ein Luft-Kraftstoff-Gemisch ausgebildet werden, welches für eine gewünschte Verbrennung geeignet ist.
(e) Bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 kann dadurch, dass die Kraftstoffeinspritzung zu mehreren Zeiten bzw. mehrfach durchgeführt wird, eine Kraftstoffstrahllänge verkürzt werden, während das für die gewünschte Verbrennung geeignete Luft-Kraftstoff-Gemisch in der Verbrennungskammer ausgebildet wird. Entsprechend kann eine Zunahme eines Kühlverlusts in Zusammenhang mit einem Zusammentreffen zwischen dem eingespritzten Kraftstoff und beispielsweise einer Außenwand eines Kolbens und einer Innenwand eines Zylinderblocks, welche die Verbrennungskammer bildet, verhindert werden. Ebenso kann eine Reduktion einer erzeugten Partikelmenge erreicht werden.

(1) Bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform wird der Zustand, in welchem die Nadel 40 und der bewegliche Kern 50 aneinanderstoßen, während der Phase zwischen der Voreinspritzung und der Haupteinspritzung aufrechterhalten. Entsprechend bewegen sich die Nadel 40 und der bewegliche Kern 50 während der Haupteinspritzung sanft bzw. langsam in der Ventilöffnungsrichtung, und daher kann ein Zusammentreffen bei einer relativ hohen Geschwindigkeit mit dem mit dem Boden versehenen, zylindrischen Element 60 verhindert werden, auch wenn sich die Nadel 40 weiter in der Ventilöffnungsrichtung bewegt, nachdem der bewegliche Kern 50 gegen den fixierten Kern 30 stößt. Daher kann ein Zurückprellen der Nadel 40, welches die Form einer Bewegung in der Ventilschließrichtung infolge eines Zusammentreffens mit dem mit dem Boden versehenen, zylindrischen Element 60 annimmt, verhindert werden.

(Zweite Ausführungsform)
Nachfolgend wird eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf 7 beschrieben. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dahingehend, dass zwischen einer Phase, in welcher ein erster Strom fließt, und einer Phase, in welcher ein zweiter Strom fließt, ein Zwischen-Strom fließt. Es werden die gleichen Bezugszeichen verwendet, um im Wesentlichen gleiche Abschnitte zu der ersten Ausführungsform zu bezeichnen, und auf eine Beschreibung davon wird verzichtet.
In 7 ist ein Zeitdiagramm mit Bezug auf eine Kraftstoffeinspritzung durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform dargestellt. AN und AUS eines Signals, welches von einer ECU hin zu einer Stromsteuerungseinheit 38 ausgegeben wird, sind in (a) von 7 dargestellt. Eine Stärke eines Stroms, welcher durch eine Spule 35 fließt, ist in (b) von 7 dargestellt. Ein Hubbetrag einer Nadel 40 (durchgehende Linie L24) und ein Hubbetrag eines beweglichen Kerns 50 (strichpunktierte Linie L25 mit zwei Punkten) sind in (c) von 7 dargestellt.
Bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform fließt ein Strom Ip1 durch die Spule 35, sobald das Signal, welches die ECU hin zu der Stromsteuerungseinheit 38 ausgibt, zu einer Zeit t21 auf AN geschaltet wird. Folglich nimmt der Hubbetrag des beweglichen Kerns 50 zu, wie durch die strichpunktierte Linie L25 mit zwei Punkten dargestellt ist. Zu dieser Zeit bewegt sich der bewegliche Kern 50 in der Ventilöffnungsrichtung, während dieser über eine Strecke äquivalent zu der Länge eines Spalts 430 in einer Richtung der Mittelachse CA20 beschleunigt, und daher wirkt eine relativ große Kraft in der Ventilöffnungsrichtung auf die Nadel 40. Sobald die relativ große Kraft in der Ventilöffnungsrichtung auf die Nadel 40 wirkt, werden die Nadel 40 und ein Ventilsitz 255 voneinander gelöst bzw. getrennt und Einspritzlöcher 26 werden geöffnet (Zeit t22 in 7). Sobald die Einspritzlöcher 26 geöffnet sind, wird eine Kraftstoffeinspritzung als Voreinspritzung durchgeführt.
Nachdem der Hubbetrag der Nadel 40 zu der Zeit t23 zu einem Hubbetrag D3 wird, bewegen sich die Nadel 40 und der bewegliche Kern 50 aufgrund einer Vorspannkraft einer Feder 31 in der Ventilschließrichtung. Zu dieser Zeit wechselt die Stromsteuerungseinheit 38 den durch die Spule 35 fließenden Strom hin zu einem Strom Ipm1 als einen „Zwischen-Strom“, der kleiner als der Strom Ip1 ist (Zeit t24 in 7). Folglich stoßen die Nadel 40, welche sich in der Ventilschließrichtung bewegt, und der Ventilsitz 255 aneinander, und die Nadel 40 stoppt, und anschließend bewegt sich der bewegliche Kern 50 weiter in der Ventilschließrichtung und stößt gegen eine Regulierungseinheit 45. Mit anderen Worten, der Hubbetrag des beweglichen Kerns 50 wird beginnend bei der Zeit t25, welche auf die Zeit t24 folgt, gleich null, wie in (c) von 7 dargestellt ist.
Sobald die Stromsteuerungseinheit 38 zu der Zeit t26 den durch die Spule 35 fließenden Strom erhöht, so dass sich der durch die Spule 35 fließende Strom ausgehend von dem Strom Ipm1 hin zu einem Strom Ix1 verändert, bewegt sich der bewegliche Kern 50 in der Ventilöffnungsrichtung, während dieser über den Spalt 430 beschleunigt und gegen einen Flanschabschnitt 43 stößt. Folglich werden die in der Ventilöffnungsrichtung einer relativ großen Kraft ausgesetzte Nadel 40 und der Ventilsitz 255 voneinander getrennt und die Einspritzlöcher 26 werden geöffnet (Zeit t27 in 7). Sobald die Einspritzlöcher 26 geöffnet sind, wird die Kraftstoffeinspritzung als Haupteinspritzung durchgeführt. Dann verändert die Stromsteuerungseinheit 38 den durch die Spule 35 fließenden Strom ausgehend von dem Strom Ix1 hin zu einem Strom Im1. Der Hubbetrag der Nadel 40 zu dieser Zeit entspricht einem Hubbetrag D2.
Sobald das Signal, welches die ECU hin zu der Stromsteuerungseinheit 38 ausgibt, zu der Zeit t28 auf AUS geschaltet wird, bewegen sich danach die Nadel 40 und der bewegliche Kern 50 in der Ventilschließrichtung. Durch das Aneinanderstoßen der Nadel 40 und des Ventilsitzes 255 werden die Einspritzlöcher 26 verschlossen und die Nadel 40 stoppt. Der bewegliche Kern 50 bewegt sich weiter in der Ventilschließrichtung und stoppt durch das Stoßen gegen die Regulierungseinheit 45 (Zeit t29 in 7).
Bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform kann die Nadel 40 während der Haupteinspritzung und der Voreinspritzung der relativ großen Kraft in der Ventilöffnungsrichtung ausgesetzt sein. Daher kann gemäß der zweiten Ausführungsform eine Kombination zwischen der Voreinspritzung und der Haupteinspritzung während der einzelnen Erregung durchgeführt werden, welche eine Ventilöffnung auch in einem Fall zulässt, in welchem ein Kraftstoff in einem Gehäuse 20 einen relativ hohen Druck aufweist, wobei die Effekte (a) bis (e) der ersten Ausführungsform so erreicht werden.
(Dritte Ausführungsform)
Nachfolgend wird eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf 8 beschrieben. Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dahingehend, dass vor einem Primärstrom ein Vor-Strom fließt. Es werden die gleichen Bezugszeichen verwendet, um im Wesentlichen gleiche Abschnitte wie bei der ersten Ausführungsform zu bezeichnen und auf eine Beschreibung davon wird verzichtet.
Ein Zeitdiagramm mit Bezug auf eine Kraftstoffeinspritzung durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform ist in 8 dargestellt. AN und AUS eines Signals, welches von einer ECU hin zu einer Stromsteuerungseinheit 38 ausgegeben wird, sind in (a) von 8 dargestellt. Eine Stärke eines Stroms, welcher durch eine Spule 35 fließt, ist in (b) von 8 dargestellt. Ein Hubbetrag einer Nadel 40 (durchgehende Linie L34) und ein Hubbetrag eines beweglichen Kerns 50 (strichpunktierte Linie L35 mit zwei Punkten) sind in (c) von 8 dargestellt. Zusätzlich ist das Zeitdiagramm mit Bezug auf die Kraftstoffeinspritzung gemäß der ersten Ausführungsform für einen Vergleich mit der dritten Ausführungsform mit gepunkteten Linien Ta1, Tb1 und Tc1 in 8 dargestellt.
Bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform fließt ein Strom Ipf als der „Vor-Strom“, welcher kleiner als ein Strom Ip1 ist, durch die Spule 35 (beginnend bei der Zeit t32 in 8), sobald das Signal, welches die ECU hin zu der Stromsteuerungseinheit 38 ausgibt, zu der Zeit t31 auf AN geschaltet wird, was früher liegt als die Zeit t11 gemäß der ersten Ausführungsform. Zusätzlich bewegt sich der bewegliche Kern 50 in der Ventilöffnungsrichtung, während dieser über eine Strecke äquivalent zu der Länge eines Spalts 430 in einer Richtung einer Mittelachse CA20 beschleunigt, wie in 8 mit der strichpunktierten Linie L35 mit zwei Punkten dargestellt ist, sobald der durch die Spule 35 fließende Strom zu der Zeit t33 ausgehend von dem Strom Ipf hin zu dem Strom Ip1 verändert wird, was zeitgleich zu der Zeit t11 gemäß der ersten Ausführungsform ist. Zu dieser Zeit ist eine Rate, mit welcher der Strom zwischen der Zeit t33 und der Zeit t34 zunimmt, höher als eine Rate, mit welcher der Strom gemäß der ersten Ausführungsform ausgehend von null bis hin zu dem Strom Ip1 zunimmt (gepunktete Linie Tb1 im (b) von 8). Entsprechend stößt der bewegliche Kern 50 bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform mit einer höheren Geschwindigkeit als bei der ersten Ausführungsform gegen einen Flanschabschnitt 43.
Zu der Zeit t34 werden Einspritzlöcher 26 geöffnet und es wird eine Einspritzung eines Kraftstoffes in einer Einspritzdüse 25 als Voreinspritzung durchgeführt. Nachdem der Hubbetrag der Nadel 40 zu der Zeit t35 zu einem Hubbetrag D3 wird, bewegen sich die Nadel 40 und der bewegliche Kern 50 aufgrund einer Vorspannkraft einer Feder 31 in der Ventilschließrichtung, und dann stoßen die Nadel 40 und ein Ventilsitz 255 aneinander und die Einspritzlöcher 26 werden zu der Zeit t36 (Zeit t36 in (c) von 8) verschlossen.
Der Strom Ip1 fließt durch die Spule 35, nachdem die Einspritzlöcher 26 zu der Zeit t36 verschlossen werden, und daher wird ein Zustand aufrechterhalten, in welchem der bewegliche Kern 50 und die Nadel 40 aneinanderstoßen.
Zu der Zeit t37 wechselt die Stromsteuerungseinheit 38 den durch die Spule 35 fließenden Strom hin zu einem Strom Ix1, welcher größer als der Strom Ip1 ist, und diese wechselt den Strom Ix1 dann hin zu einem Strom Im1. Folglich bewegen sich der bewegliche Kern 50 und die Nadel 40 in der Ventilöffnungsrichtung und die Einspritzlöcher 26 werden erneut geöffnet. Sobald die Einspritzlöcher 26 geöffnet sind, wird eine Einspritzung des Kraftstoffes in der Einspritzdüse 25 als Haupteinspritzung durchgeführt.
Sobald das Signal, welches die ECU hin zu der Stromsteuerungseinheit 38 ausgibt, zu der Zeit t38 auf AUS geschaltet wird, bewegen sich die Nadel 40 und der bewegliche Kern 50 danach in der Ventilschließrichtung. Durch das Aneinanderstoßen der Nadel 40 und des Ventilsitzes 255 werden die Einspritzlöcher 26 verschlossen und die Nadel 40 stoppt. Der bewegliche Kern 50 bewegt sich weiter in der Ventilschließrichtung und stoppt durch das Stoßen gegen eine Regulierungseinheit 45 (Zeit t39 in 8).
Wie in (c) von 8 dargestellt ist, kann eine Rate, mit welcher die Nadel 40 und der bewegliche Kern 50 bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform während der Voreinspritzung angehoben werden, dadurch höher sein als bei der ersten Ausführungsform, wie durch die gepunktete Linie Tc1 in (c) von 8 dargestellt, dass der Strom Ipf, welcher kleiner als der Strom Ip1 ist, fließt, bevor der Strom Ip 1 fließt. Daher kann gemäß der dritten Ausführungsform die Zeit der Einleitung der Voreinspritzung nach vorne versetzt werden, wobei die Effekte der ersten Ausführungsform so erreicht werden.
(Vierte Ausführungsform)
Nachfolgend wird eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf 9 beschrieben. Die vierte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dahingehend, dass eine Stromsteuerungseinheit in der Lage ist, einen Strom derart zu steuern, dass während einer einzelnen Erregung lediglich eine Kraftstoffeinspritzung mit der Folge einer Ventilöffnung über eine Beschleunigung und ein Stoßen eines beweglichen Kerns gegen eine Nadel durchgeführt wird. Es werden die gleichen Bezugszeichen verwendet, um Abschnitte zu bezeichnen, die im Wesentlichen gleich der ersten Ausführungsform sind, und auf eine Beschreibung davon wird verzichtet.
Bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform führt eine Stromsteuerungseinheit 38 eine aufgeteilte bzw. Aufteilungs-Einspritzsteuerung oder eine Einzel-Einspritzsteuerung in Abhängigkeit eines Befehls von einer ECU durch, wobei die Aufteilungs-Einspritzsteuerung vorliegt, um eine Kraftstoffeinspritzung während der einzelnen Erregung zu mehreren Zeiten bzw. mehrfach durchzuführen, und die Einzel-Einspritzsteuerung vorliegt, um lediglich eine Kraftstoffeinspritzung für eine Ventilöffnung unter Verwendung eines Spalts 430 während der einzelnen Erregung durchzuführen.
Ein Zeitdiagramm mit Bezug auf die Kraftstoffeinspritzung durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform ist in 9 dargestellt. Das in 9 dargestellte Zeitdiagramm steht mit der Kraftstoffeinspritzung hinsichtlich der Einzel-Einspritzsteuerung durch die Stromsteuerungseinheit 38 in Bezug, und das Zeitdiagramm gemäß der ersten Ausführungsform ist identisch zu einem Zeitdiagramm mit Bezug auf die Kraftstoffeinspritzung hinsichtlich der Aufteilungs-Einspritzsteuerung durch die Stromsteuerungseinheit 38.
AN und AUS eines Signals, welches von der ECU hin zu der Stromsteuerungseinheit 38 ausgegeben wird, sind in (a) von 9 dargestellt. Eine Stärke des Stroms, welcher durch eine Spule 35 fließt, ist im (b) von 9 dargestellt. Ein Hubbetrag einer Nadel 40 (durchgehende Linie L44) und ein Hubbetrag eines beweglichen Kerns 50 (strichpunktierte Linie L45 mit zwei Punkten) sind in (c) von 9 dargestellt.
Während der Einzel-Einspritzsteuerung fließt zunächst ein Strom Ix2 als ein „fünfter Strom“ durch die Spule 35, und dann fließt ein Strom Im2 durch die Spule 35, sobald das Signal, welches die ECU hin zu der Stromsteuerungseinheit 38 ausgibt, zu der Zeit t41 auf AN geschaltet wird. Folglich bewegt sich der bewegliche Kern 50 in der Ventilöffnungsrichtung, wie mit der strichpunktierten Linie L45 mit zwei Punkten dargestellt ist, während dieser über eine Strecke äquivalent zu der Länge des Spalts 430 in einer Richtung einer Mittelachse CA20 beschleunigt, und daher wirkt eine relativ große Kraft in der Ventilöffnungsrichtung auf die Nadel 40. Nachdem die Nadel 40 gegen den beweglichen Kern 50 stößt und mit diesem integriert ist, bewegt sich die Nadel 40 in der Ventilöffnungsrichtung und Einspritzlöcher 26 werden geöffnet (Zeit t42 in 9). Sobald die Einspritzlöcher 26 geöffnet sind, wird die Einspritzung eines Kraftstoffes in einer Einspritzdüse 25 als Haupteinspritzung durchgeführt. Ein maximaler Hubbetrag der Nadel 40 zu dieser Zeit entspricht einem Hubbetrag D2 (Zeit t43 in 9). Der Strom Im2 kann hinsichtlich der Stärke gleich dem Strom Im1 gemäß der ersten Ausführungsform sein.
Sobald das Signal, welches die ECU hin zu der Stromsteuerungseinheit 38 ausgibt, zu der Zeit t44 auf AUS geschaltet wird, bewegen sich die Nadel 40 und der bewegliche Kern 50 danach in der Ventilschließrichtung. Durch das Aneinanderstoßen der Nadel 40 und eines Ventilsitzes 255 werden die Einspritzlöcher 26 verschlossen und die Nadel 40 stoppt (Zeit t45 in 9). Der bewegliche Kern 50 bewegt sich weiter in der Ventilschließrichtung und stoppt durch das Stoßen gegen eine Regulierungseinheit 45 (Zeit t46 in 9).
Bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform führt die Stromsteuerungseinheit 38 die Kraftstoffeinspritzung durch ein Umschalten zwischen der Klein-Groß-Doppel-Einspritzsteuerung und der Einzel-Einspritzsteuerung im Ansprechen auf eine durch die ECU bestimmte Fahrzeugantriebssituation durch. Daher kann gemäß der vierten Ausführungsform ein für die Verbrennung noch geeigneteres Luft-Kraftstoff-Gemisch in der Verbrennungskammer ausgebildet werden, wobei die Effekte der ersten Ausführungsform so erreicht werden.
(Fünfte Ausführungsform)
Nachfolgend wird eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf 10 beschrieben. Die fünfte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dahingehend, dass eine Stromsteuerungseinheit einen Strom derart steuert, dass eine Nacheinspritzung nach der Haupteinspritzung durchgeführt wird. Es werden die gleichen Bezugszeichen verwendet, um die Abschnitte zu bezeichnen, die im Wesentlichen gleich der ersten Ausführungsform sind, und auf eine Beschreibung davon wird verzichtet.
Bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform führt eine Stromsteuerungseinheit 38 eine Groß-Klein-Doppel-Einspritzsteuerung zum Durchführen der Nacheinspritzung nach der Haupteinspritzung während einer einzelnen Erregung im Ansprechen auf einen Befehl von einer ECU durch, wobei eine Kraftstoffeinspritzmenge während der Nacheinspritzung kleiner ist als eine Kraftstoffeinspritzmenge während der Haupteinspritzung.
In 10 ist ein Zeitdiagramm mit Bezug auf die Kraftstoffeinspritzung durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform dargestellt. AN und AUS eines Signals, welches von der ECU hin zu der Stromsteuerungseinheit 38 ausgegeben wird, sind in (a) von 10 dargestellt. Eine Stärke eines Stroms, welcher durch eine Spule 35 fließt, ist in (b) von 10 dargestellt. Ein Hubbetrag einer Nadel 40 (durchgehende Linie L54) und ein Hubbetrag eines beweglichen Kerns 50 (strichpunktierte Linie L55 mit zwei Punkten) sind in (c) von 10 dargestellt.
Bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform fließt zunächst ein Strom Ix3 als ein „dritter Strom“ durch die Spule 35, und dann fließt ein Strom Im3 durch die Spule 35, sobald das Signal, welches die ECU hin zu der Stromsteuerungseinheit 38 ausgibt, zu der Zeit t51 auf AN geschaltet wird. Folglich bewegt sich der bewegliche Kern 50 in der Ventilöffnungsrichtung, wie durch die strichpunktierte Linie L55 mit zwei Punkten dargestellt ist, während dieser über eine Strecke äquivalent zu der Länge eines Spalts 430 in einer Richtung einer Mittelachse CA20 beschleunigt, und daher wirkt eine relativ große Kraft in der Ventilöffnungsrichtung auf die Nadel 40. Nachdem die Nadel 40 gegen den beweglichen Kern 50 stößt und mit diesem integriert ist, bewegt sich die Nadel 40 in der Ventilöffnungsrichtung und Einspritzlöcher 26 werden geöffnet (Zeit t52 in 10). Sobald die Einspritzlöcher 26 geöffnet sind, wird die Einspritzung eines Kraftstoffes in einer Einspritzdüse 25 als Haupteinspritzung durchgeführt. Der Hubbetrag der Nadel 40 zu dieser Zeit entspricht einem maximalen Hubbetrag D2 (Zeit t53 in 10). Der Strom Im3 kann hinsichtlich der Stärke gleich dem Strom Im1 gemäß der ersten Ausführungsform sein.
Zu der Zeit t54, welche auf die Zeit t53 folgt, verändert die Stromsteuerungseinheit 38 den durch die Spule 35 fließenden Strom ausgehend von dem Strom Im3 hin zu einem Strom Ipm2. Folglich nimmt eine magnetische Anziehungskraft zwischen einem fixierten Kern 30 und dem beweglichen Kern 50 ab, und daher bewegen sich die Nadel 40 und der bewegliche Kern 50 in einem Zustand, in welchem die Nadel 40 und der bewegliche Kern 50 miteinander integriert bzw. verbunden bleiben, in der Ventilschließrichtung. Durch das Aneinanderstoßen der Nadel 40 und eines Ventilsitzes 255 werden die Einspritzlöcher 26 verschlossen und die Nadel 40 stoppt (Zeit t55 in 10). Der bewegliche Kern 50 bewegt sich weiter in der Ventilschließrichtung und stoppt durch Stoßen gegen eine Regulierungseinheit 45 (Zeit t56 in 10).
Zu der Zeit t57, welche auf die Zeit t56 folgt, verändert die Stromsteuerungseinheit 38 den durch die Spule 35 fließenden Strom hin zu einem Strom Ip2 als einen „vierten Strom“. Der bewegliche Kern 50 bewegt sich in der Ventilöffnungsrichtung, während dieser über die Strecke äquivalent zu der Länge des Spalts 430 in der Richtung der Mittelachse CA20 beschleunigt, und dieser stößt gegen die Nadel 40 (Zeit t58 in 10). Folglich werden die Einspritzlöcher 26 geöffnet und der Kraftstoff in der Einspritzdüse 25 wird eingespritzt. Nachfolgend wird die Kraftstoffeinspritzung zu einer Zeit, wenn der Strom Ip2 durch die Spule 35 fließt, als die Nacheinspritzung bezeichnet. Bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform kann die Stromsteuerungseinheit 38 eine Stärke des Stroms Ip2 und eine Dauer des Flusses des Stroms Ip2 im Ansprechen auf Fahrzeugantriebssituationen anpassen.
Nachdem die Nadel 40 zu der Zeit t58 von dem Ventilsitz 255 getrennt wird, wird die Nadel 40 durch einen Hubbetrag D4, welcher kleiner als der Hubbetrag D2 ist, angehoben und der bewegliche Kern 50 bewegt sich aufgrund einer Vorspannkraft einer Feder 31 in der Ventilschließrichtung und die Nadel 40 und der Ventilsitz 255 stoßen aneinander.
Die magnetische Anziehungskraft zwischen dem fixierten Kern 30 und dem beweglichen Kern 50 verschwindet, sobald das Signal, welches die ECU hin zu der Stromsteuerungseinheit 38 ausgibt, zu der Zeit t59 auf AUS geschaltet wird, und daher bewegt sich der bewegliche Kern 50 in der Ventilschließrichtung und stößt gegen die Regulierungseinheit 45.
Bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform führt die Stromsteuerungseinheit 38 die Groß-Klein-Doppel-Einspritzsteuerung für die Nacheinspritzung, welche nach der Haupteinspritzung durchzuführen ist, während welcher der Hubbetrag der Nadel 40 maximal ist, durch. Daher kann gemäß der fünften Ausführungsform ein für die Verbrennung noch geeigneteres Luft-Kraftstoff-Gemisch nach der Haupteinspritzung in der Verbrennungskammer ausgebildet werden, wobei die Effekte der ersten Ausführungsform so erreicht werden.
(Weitere Ausführungsform)
(A) Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen führt die Kraftstoffeinspritzvorrichtung eine Einspritzung von Ottokraftstoff durch. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann ein durch eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung eingespritzter Kraftstoff einem Leichtöl entsprechen.
In einem Fall, in welchem die Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung in einer Dieselmaschine unter Verwendung des Leichtöls als ein Kraftstoff angeordnet ist, kann eine Kraftstoffeinspritzung während der „einzelnen Erregung“ bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung im Gegensatz zu der Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß dem Stand der Technik, bei welchem die Ventilöffnung durchgeführt wird, wobei Elektrizität für jeden von mehreren Kraftstoffeinspritzabschnitten geladen wird, zu mehreren Zeiten bzw. mehrfach durchgeführt werden, und daher kann die Anzahl bzw. Häufigkeit der Ladung von Elektrizität reduziert werden. Entsprechend kann der für die Kraftstoffeinspritzung erforderliche Energiebetrag reduziert werden.
(B) Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird die Kraftstoffeinspritzung während der einzelnen Erregung zweifach ausgeführt. Die Anzahl der Kraftstoffeinspritzabschnitte bei der einzelnen Erregung ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Mit Bezug auf ein in 11 dargestelltes Zeitdiagramm ist eine Kraftstoffeinspritzung durch eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung als ein Modifikationsbeispiel der ersten Ausführungsform beschrieben. Eine Stromsteuerungseinheit bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung als das Modifikationsbeispiel verändert zwischen der Zeit t13 und der Zeit t14 (zwischen der Zeit t131 und der Zeit t141 in 11) den durch die Spule fließenden Strom ausgehend von dem Strom Ip1 auf einen Strom Ipm3, welcher den Strom Ip1 übersteigt. Folglich wird die Nadel von dem Ventilsitz getrennt und eine zweite Voreinspritzung mit einem Hubbetrag D5 kann auf die erste Voreinspritzung (Kraftstoffeinspritzung zwischen der Zeit 112 und der Zeit t13 in 11) folgend durchgeführt werden. Entsprechend kann ein für die Verbrennung noch geeigneteres Luft-Kraftstoff-Gemisch in der Verbrennungskammer ausgebildet werden. Der Hubbetrag D5 kann gleich dem Hubbetrag D3 gemäß der ersten Ausführungsform sein.
(C) Bei den ersten bis dritten Ausführungsformen führt die Stromsteuerungseinheit die Klein-Groß-Doppel-Einspritzsteuerung durch. Bei der vierten Ausführungsform führt die Stromsteuerungseinheit die Klein-Groß-Doppel-Einspritzsteuerung oder die Einzel-Einspritzsteuerung in Abhängigkeit der durch die ECU bestimmten Fahrzeugantriebssituation durch. Bei der fünften Ausführungsform führt die Stromsteuerungseinheit die Groß-Klein-Doppel-Einspritzsteuerung durch. Die durch die Stromsteuerungseinheit durchgeführte Einspritzsteuerung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die Groß-Klein-Doppel-Einspritzsteuerung gemäß der ersten Ausführungsform und die Klein-Groß-Doppel-Einspritzsteuerung gemäß der fünften Ausführungsform können in Abhängigkeit der durch die ECU bestimmten Fahrzeugantriebssituation wechselnd ausgeführt werden. Zusätzlich können die Groß-Klein-Doppel-Einspritzsteuerung gemäß der ersten Ausführungsform, die Klein-Groß-Doppel-Einspritzsteuerung gemäß der fünften Ausführungsform und die Einzel-Einspritzsteuerung gemäß der vierten Ausführungsform in Abhängigkeit der durch die ECU bestimmten Fahrzeugantriebssituation wechselnd ausgeführt werden.
(D) Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen werden die Stärke des Stroms und die Dauer des Stromflusses während der Voreinspritzung im Ansprechen auf Fahrzeugantriebssituationen angepasst. Bei der weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung können die Stärke des Stroms und die Dauer des Stromflusses nicht angepasst werden. Zusätzlich kann zumindest lediglich eine Größe aus der Stärke des Stroms und der Dauer des Stromflusses angepasst werden.
(E) Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind mit dem mit dem Boden versehenen, zylindrischen Element vorgesehen, welches den Nadelhubbetrag reguliert, wenn die Nadel angehoben wird. Die weitere Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann ohne das mit dem Boden versehene, zylindrische Element vorgesehen sein.
(F) Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen bilden der Hauptkörperabschnitt des fixierten Kerns und der Anlageabschnitt des fixierten Kerns den fixierten Kern. Die weitere Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann ohne Anlageabschnitt des fixierten Kerns vorgesehen sein.
(G) Bei dem mit dem Boden versehenen, zylindrischen Element gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen gleitet die Innenwand des Zylinderabschnitts mit Bezug auf die Außenwand des Flanschabschnitts, und die Außenwand des Zylinderabschnitts gleitet mit Bezug auf die Innenwand des Anlageabschnitts des fixierten Kerns. Bei der weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung können die Innenwand und die Außenwand des Zylinderabschnitts mit Bezug auf die Außenwand des Flanschabschnitts bzw. die Innenwand des Anlageabschnitts des fixierten Kerns nicht gleiten.
(H) Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind der Flanschabschnitt und die Regulierungseinheit im Wesentlichen in der torischen bzw. wulstförmigen Gestalt ausgebildet. Die Gestalt des Flanschabschnitts und der Regulierungseinheit ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die Gestalt kann einer elliptischen, zylindrischen Gestalt oder einer polygonalen, zylindrischen Gestalt entsprechen, und der Flanschabschnitt und die Regulierungseinheit können in einer vorspringenden Gestalt bei einem Teil in der Umfangsrichtung des Wellenabschnitts angeordnet sein.
(I) Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist die Regulierungseinheit radial außerhalb des Wellenabschnitts angeordnet. Die Regulierungseinheit kann ebenso auf bzw. bei einer Innenwand des Gehäuses angeordnet sein.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die Ausführungsformen beschränkt und kann in verschiedenen Formen ausgeführt werden, ohne von dem Grundgedanken der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.

Claims

Kraftstoffeinspritzvorrichtung (1), welche einen Kraftstoff durch Einspritzen des Kraftstoffes in eine Verbrennungskammer einer Verbrennungskraftmaschine führt, wobei die Kraftstoffeinspritzvorrichtung (1) aufweist: ein Gehäuse mit einem Einspritzloch (26) und einem Ventilsitz (255), wobei das Einspritzloch (26) bei einem Ende in einer Richtung einer Mittelachse (CA20) ausgebildet ist und den Kraftstoff einspritzt und der Ventilsitz (255) um das Einspritzloch (26) herum ausgebildet ist; ein Nadelelement (41), welches angeordnet ist, um sich in dem Gehäuse hin und her bewegen zu können, und das Einspritzloch (26) durch das Durchführen eines Ventilschließens, wenn ein Endabschnitt (42) gegen den Ventilsitz (255) stößt, und das Durchführen eines Ventilöffnens, wenn der Endabschnitt (42) von dem Ventilsitz (255) getrennt wird, öffnet und schließt; einen Flanschabschnitt (43), welcher radial außerhalb der Seite des anderen Endabschnitts des Nadelelements (41) angeordnet ist, um eine integrierte Hin- und Herbewegung mit dem Nadelelement (41) durchführen zu können; einen beweglichen Kern (50), welcher auf der Ventilsitzseite des Flanschabschnitts (43) angeordnet ist, um sich relativ zu dem Nadelelement (41) bewegen zu können; eine Regulierungseinheit (45), welche radial außerhalb des Nadelelements (41) oder bei einer Innenwand des Gehäuses auf der Ventilsitzseite des beweglichen Kerns (50) angeordnet ist, um in der Lage zu sein, eine integrierte Hin- und Herbewegung mit dem Nadelelement (41) durchzuführen, wobei die Regulierungseinheit (45) in der Lage ist, eine Bewegung des beweglichen Kerns (50) in einer Ventilschließrichtung durch Stoßen gegen den beweglichen Kern (50) zu regulieren; einen fixierten Kern (30), welcher auf einer Seite des beweglichen Kerns (50) entgegengesetzt zu dem Ventilsitz (255) angeordnet ist und an dem Gehäuse fixiert ist; eine Spule (35), welche ein Magnetfeld bildet, wenn ein Strom fließt, so dass der bewegliche Kern (50) hin zu dem fixierten Kern (30) angezogen wird; eine Vorspanneinheit (31), welche das Nadelelement (41) in der Ventilschließrichtung vorspannt; und eine Stromsteuerungseinheit (38), welche den durch die Spule (35) fließenden Strom steuert, wobei ein Spalt (430) zwischen dem Flanschabschnitt (43) und dem beweglichen Kern (50) ausgebildet ist, wenn die Regulierungseinheit (45) und der bewegliche Kern (50) aneinanderstoßen, und wobei die Stromsteuerungseinheit (38) in der Lage ist, eine Stärke des durch die Spule (35) fließenden Stroms anzupassen, so dass die Kraftstoffeinspritzung während einer einzelnen Erregung, bei welcher ein Strom durch die Spule (35) zu fließen beginnt und kontinuierlich null übersteigt, bis dieser gleich null wird, mehrfach durchgeführt wird.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Stromsteuerungseinheit (38) in der Lage ist, eine Klein-Groß-Doppel-Einspritzsteuerung und/oder eine Groß-Klein-Doppel-Einspritzsteuerung auszuführen, wobei die Klein-Groß-Doppel-Einspritzsteuerung einer Steuerung für die während der einzelnen Erregung zweifach ausgeführte Kraftstoffeinspritzung dadurch entspricht, dass veranlasst wird, dass ein erster Strom (Ip1) fließt, so dass ein Nadelelement-Hubbetrag zu einem Hubbetrag (D3) wird, der kleiner als ein maximaler Nadelelement-Hubbetrag (D2) ist, und anschließend veranlasst wird, dass ein zweiter Strom (Ix1) fließt, so dass der Nadelelement-Hubbetrag zu dem maximalen Hubbetrag wird, und wobei die Groß-Klein-Doppel-Einspritzsteuerung einer Steuerung für die während der einzelnen Erregung zweifach ausgeführte Kraftstoffeinspritzung dadurch entspricht, dass veranlasst wird, dass ein dritter Strom (Ix3) fließt, so dass der Nadelelement-Hubbetrag zu dem maximalen Hubbetrag (D2) wird, und anschließend veranlasst wird, dass ein vierter Strom (Ip2) fließt, so dass der Nadelelement-Hubbetrag zu dem Hubbetrag (D3) wird, der kleiner als der maximale Nadelelement-Hubbetrag ist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung (1) nach Anspruch 2, wobei die Stromsteuerungseinheit (38) veranlasst, dass während der Klein-Groß-Doppel-Einspritzsteuerung ein Zwischen-Strom (Ipm1), welcher kleiner als der erste Strom ist, zwischen einer Phase, in welcher der erste Strom fließt, und einer Phase, in welcher der zweite Strom fließt, fließt.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung (1) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Stromsteuerungseinheit (38) in der Lage ist, die Stärke des ersten Stroms während der Klein-Groß-Doppel-Einspritzsteuerung anzupassen.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Stromsteuerungseinheit (38) in der Lage ist, eine Flussdauer des ersten Stroms während der Klein-Groß-Doppel-Einspritzsteuerung anzupassen.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung (1) nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Stromsteuerungseinheit (38) die Stärke des ersten Stroms und/oder die Flussdauer des ersten Stroms während der Klein-Groß-Doppel-Einspritzsteuerung im Ansprechen auf eine Antriebssituation hinsichtlich eines mit der Verbrennungskraftmaschine ausgerüsteten Fahrzeugs anpasst.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die Stromsteuerungseinheit (38) veranlasst, dass ein Vor-Strom (Ipf), welcher kleiner als der erste Strom ist, während der Klein-Groß-Doppel-Einspritzsteuerung vor dem Fluss des ersten Stroms fließt.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei die Stromsteuerungseinheit (38) in der Lage ist, die Stärke des vierten Stroms während der Groß-Klein-Doppel-Einspritzsteuerung anzupassen.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei die Stromsteuerungseinheit (38) in der Lage ist, eine Flussdauer des vierten Stroms während der Groß-Klein-Doppel-Einspritzsteuerung anzupassen.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei die Stromsteuerungseinheit (38) in der Lage ist, eine Einzel-Einspritzsteuerung für die während der einzelnen Erregung einmal durchzuführende Kraftstoffeinspritzung dadurch auszuführen, dass veranlasst wird, dass ein fünfter Strom (Ix2) fließt, wobei der fünfte Strom (Ix2) ermöglicht, dass der bewegliche Kern gegen den Flanschabschnitt (43) stößt, während dieser unter Verwendung des Spalts (430) beschleunigt.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung (1) nach Anspruch 10, wobei die Stromsteuerungseinheit (38) in der Lage ist, die Klein-Groß-Doppel-Einspritzsteuerung, die Einzel-Einspritzsteuerung und die Groß-Klein-Doppel-Einspritzsteuerung im Ansprechen auf die Antriebssituation hinsichtlich des mit der Verbrennungskraftmaschine ausgerüsteten Fahrzeugs wechselnd auszuführen.