DE112017007105T5

DE112017007105T5 - Kraftstoffeinspritzvorrichtung

Info

Publication number: DE112017007105T5
Application number: DE112017007105.4T
Authority: DE
Inventors: Hiroki Tanada
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2017-02-22
Filing date: 2017-12-25
Publication date: 2019-11-21
Anticipated expiration: 2037-12-26
Also published as: WO2018154955A1; JP6642478B2; US10808661B2; JP2018135822A; US20190360441A1; DE112017007105B4

Abstract

Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung beinhaltet einen Ventilmechanismus (100, 200) und eine Antriebseinheit (30). Der Ventilmechanismus beinhaltet einen ersten Steuerventilkörper (110, 210), der von einer Antriebseinheit zum Öffnen und Schließen eines Auslassöffnungsabschnitts (28) angetrieben wird, einen durch eine Druckdifferenz hydraulisch betätigten Ventilkörper (120, 220) zum Öffnen und Schließen eines Einlassöffnungsabschnittes (27), und einen zweiten Steuerventilkörper (130, 230), der von der Antriebseinheit durch den ersten Steuerventilkörper angetrieben wird. Wenn eine erste Antriebsenergie in die Antriebseinheit eingeleitet wird, hält der zweite Steuerventilkörper den Sitzzustand auf dem hydraulisch betätigten Ventilkörper aufrecht. Wenn die zweite Antriebsenergie in die Antriebseinheit eingeleitet wird, wird der zweite Steuerventilkörper vom hydraulisch betätigten Ventilkörper gelöst. Entsprechend dem Sitzen und Lösen des zweiten Steuerventilkörpers wird ein Strömungskanalbereich eines Kommunikationskanals (121, 221) zum Verbinden eines oberen Steuerkammerabschnitts (42) mit einem unteren Steuerkammerabschnitt (43) auf einen anderen umgeschaltet.

Description

QUERVERWEIS AUF EINE ÄHNLICHE ANMELDUNG
Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Vorteil der Priorität aus der am 22. Februar 2017 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-31369 . Die gesamten Offenbarungen aller oben genannten Anmeldungen sind hierin durch Verweis enthalten.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff aus einem Einspritzloch in eine Brennkammer.
STAND DER TECHNIK
Konventionell, zum Beispiel in einer in der Patentliteratur 1 offenbarten Kraftstoffeinspritzvorrichtung, werden ein Kolben und ein Nadelventil entsprechend einer Änderung des Kraftstoffdrucks einer in einem Einspritz- bzw. Injektorkörper gebildeten Druckkammer verschoben, um so ein Einspritzloch zu öffnen und zu schließen. Der Kraftstoffdruck in der Druckkammer wird durch Verwendung eines Solenoids gesteuert, der einen Ventilkörper zwischen der Druckkammer und einer Kraftstoffauslasskammer öffnet und schließt.
Darüber hinaus ist die Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Patentliteratur 1 mit zwei Ventilkörpern und zwei Solenoiden ausgestattet. Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration kann eine Art Kraftstoffdruckabfall in der Druckkammer geändert werden, indem eine Ventilöffnung jedes Ventilkörpers individuell durch Verwendung jedes Solenoiden gesteuert wird. Dadurch kann die Einspritzratencharakteristik der Kraftstoffeinspritzung in Abhängigkeit von einem Betriebszustand umschaltbar sein.
TECHNISCHE LITERATUR DES STANDS DER TECHNIK
PATENTLITERATUR 1: JP-2015-84315 A
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
In der Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Patentliteratur 1 werden jedoch mehrere Antriebseinheiten wie Solenoide einzeln benötigt, um das Öffnen und Schließen von zwei Ventilkörpern zu steuern. Darüber hinaus ist die Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Patentliteratur 1 nicht mit einem Ventilkörper zum Verschließen einer Einfüllöffnung versehen, die es ermöglicht, dass Kraftstoff in die Druckkammer strömt. Aus diesem Grund wird auch nach dem Öffnen des Ventilkörpers zwischen Druckkammer und Kraftstoffaustrittskammer ein Einströmen bzw. Einfließen des Kraftstoffs aus der Einfüllöffnung in die Druckkammer fortgesetzt. Dadurch wird ein Abfall des Kraftstoffdrucks in der Druckkammer langsam. Folglich konnte das Ansprechverhalten des Kolbens und des Nadelventils und damit das Ansprechverhalten der Injektion kaum verbessert werden. Um diese Probleme zu lösen, ist es wünschenswert, den Ventilkörper hinzuzufügen, der die Einfüllöffnung verschließt. Um den zusätzlichen Ventilkörper zu schließen, kann jedoch eine zusätzliche Antriebseinheit erforderlich sein oder eine erhöhte Belastung der Antriebseinheit verursacht werden.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung bereitzustellen, die konfiguriert ist, um eine Einspritzratencharakteristik zu schalten und ein Ansprechverhalten der Einspritzung zu verbessern, während gleichzeitig eine Erhöhung der Anzahl der Antriebseinheiten und einer Last reduziert wird.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung konfiguriert, um Kraftstoff aus einem Einspritzloch in eine Brennkammer einzuspritzen. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung umfasst einen Ventilkörper mit dem Einspritzloch, eine Drucksteuerkammer, die konfiguriert ist, um mit Kraftstoff gefüllt zu werden, einen Einlasskanal, der konfiguriert ist, um den Kraftstoff in die Drucksteuerkammer strömen zu lassen, und einen Auslasskanal, der konfiguriert ist, um den Kraftstoff aus der Drucksteuerkammer strömen zu lassen, wobei ein Einlassöffnungsabschnitt des Einlasskanals und ein Auslassöffnungsabschnitt des Auslasskanals in einer die Drucksteuerkammer definierenden Öffnungswand geöffnet werden. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung umfasst ferner eine Düsennadel, die konfiguriert ist, um in Bezug auf den Ventilkörper entsprechend einer Änderung des Kraftstoffdrucks in der Drucksteuerkammer zum Öffnen und Schließen des Düsenlochs verschoben zu werden. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung umfasst ferner einen Ventilmechanismus, der die Drucksteuerkammer in einen oberen Steuerkammerabschnitt, der dem Auslassöffnungsabschnitt zugewandt ist, und einen unteren Steuerkammerabschnitt unterteilt und mindestens einen Kommunikationskanal aufweist, der den oberen Steuerkammerabschnitt mit dem unteren Steuerkammerabschnitt verbindet, wobei der Ventilmechanismus so konfiguriert ist, um den Auslassöffnungsabschnitt und den Einlassöffnungsabschnitt zu öffnen und zu schließen und einen Strömungskanalbereich bzw. eine Strömungskanalfläche des Kommunikationskanals zu schalten. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung umfasst ferner eine Antriebseinheit, die konfiguriert ist, um den Ventilmechanismus anzutreiben und eine eingegebene Antriebsenergie zu erhöhen und zu verringern. Der Ventilmechanismus beinhaltet einen ersten Steuerventilkörper, der konfiguriert ist, um durch den Antrieb der Antriebseinheit auf der Öffnungswand zu sitzen bzw. aufzusitzen und sich von ihr zu lösen und den Auslassöffnungsabschnitt zu öffnen oder zu schließen. Der Ventilmechanismus beinhaltet ferner einen hydraulisch betätigten Ventilkörper, der auf einer äußeren Umfangsfläche des ersten Steuerventilkörpers verschiebbar ist, wobei der hydraulisch betätigte Ventilkörper konfiguriert ist, um auf der Öffnungswand durch eine Druckdifferenz, die zwischen dem oberen Steuerkammerabschnitt und dem unteren Steuerkammerabschnitt erzeugt wird, zu sitzen und sich von dieser zu lösen und den Einlassöffnungsabschnitt zu öffnen oder zu schließen. Der Ventilmechanismus beinhaltet ferner einen zweiten Steuerventilkörper, der konfiguriert ist, um auf dem hydraulisch betätigten Ventilkörper aufzusetzen und sich von diesem zu lösen, während er von der Antriebseinheit über den ersten Steuerventilkörper angetrieben wird, und um den Kommunikationskanal von einem ersten Drosselzustand auf einen zweiten Drosselzustand umzuschalten, der im Strömungskanalbereich größer ist als der erste Drosselzustand. Der hydraulisch betätigte Ventilkörper ist konfiguriert, um den Einlassöffnungsabschnitt durch eine Kraft zu schließen, die vom Kraftstoff im unteren Steuerkammerabschnitt aufgrund einer Verbindung zwischen dem oberen Steuerkammerabschnitt und dem Auslasskanal empfangen wird, indem der erste Steuerventilkörper gelöst wird. Der Kommunikationskanal ist konfiguriert, um eine Auslassdurchflussrate des Kraftstoffs vom unteren Steuerkammerabschnitt zum Auslasskanal in einem Zustand zu steuern, in dem der hydraulisch betätigte Ventilkörper den Einlassöffnungsabschnitt schließt. Die Antriebseinheit ist konfiguriert, um eine erste Antriebsenergie aufzunehmen, um zu bewirken, dass der erste Steuerventilkörper von der Öffnungswand gelöst wird, während der Sitz des zweiten Steuerventilkörpers auf dem hydraulisch betätigten Ventilkörper erhalten bleibt, und um zu bewirken, dass der Kraftstoff vom unteren Steuerkammerabschnitt zum Abflusskanal durch den Kommunikationskanal im ersten Drosselzustand strömt. Die Antriebseinheit ist konfiguriert, um eine zweite Antriebsenergie aufzunehmen, die größer als die erste Antriebsenergie ist, um sowohl den ersten Steuerventilkörper als auch den zweiten Steuerventilkörper zu entsperren und den Kraftstoff vom unteren Steuerkammerabschnitt zum Auslasskanal durch den Kommunikationskanal im zweiten Drosselzustand fließen zu lassen.
Der Ventilmechanismus gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist den hydraulisch betätigten Ventilkörper auf, der von der Öffnungswand durch eine zwischen dem oberen Steuerkammerabschnitt und dem unteren Steuerkammerabschnitt erzeugte Druckdifferenz gelöst wird und den Einlassöffnungsabschnitt öffnet und schließt. Selbst in der Konfiguration, in der der hydraulisch betätigte Ventilkörper nicht von der Antriebseinheit angetrieben wird, wird der Einlassöffnungsabschnitt durch die vom Kraftstoff im unteren Steuerkammerabschnitt aufgenommene Kraft durch die Verbindung zwischen dem oberen Steuerkammerabschnitt und dem Auslasskanal durch das Lösen des ersten Steuerventilkörpers geschlossen. Daher ist selbst in der Konfiguration, in der der Ventilkörper zum Schließen des Einlassöffnungsabschnittes hinzugefügt wird, um das Ansprechverhalten der Düsennadel beim Schließen des Ventils zu verbessern, bei einem hydraulisch betätigten Ventilkörper eine Erhöhung der Last der Antriebseinheit weniger wahrscheinlich.
In einem Zustand, in dem der hydraulisch betätigte Ventilkörper den Einlassöffnungsabschnitt schließt, wird die Auslassdurchflussrate des Kraftstoffs vom unteren Steuerkammerabschnitt zum Auslasskanal durch den Kommunikationskanal gesteuert, der den oberen Steuerkammerabschnitt und den unteren Steuerkammerabschnitt verbindet. Der Strömungskanalbereich des Kommunikationskanals wird durch das Lösen und Aufsitzen des zweiten Steuerventilkörpers, der von der Antriebseinheit durch den ersten Steuerventilkörper von und auf dem hydraulisch betätigten Ventilkörper angetrieben wird, umgeschaltet. Insbesondere wenn der zweite Steuerventilkörper vom hydraulisch betätigten Ventilkörper gelöst wird, wird der Kommunikationskanal vom ersten Drosselzustand auf den zweiten Drosselzustand umgeschaltet, der im Strömungskanalbereich größer ist als der erste Drosselzustand.
Wenn die erste Antriebsenergie in die Antriebseinheit eingeleitet wird, wird der erste Steuerventilkörper von der Öffnungswand gelöst, während der zweite Steuerventilkörper auf dem hydraulisch betätigten Ventilkörper im aufsitzenden Zustand gehalten wird. Daher strömt der Kraftstoff im ersten Drosselzustand vom unteren Steuerkammerabschnitt zum Auslasskanal durch den Kommunikationskanal. Darüber hinaus bewirkt die Zufuhr der zweiten Antriebsenergie, die größer als die erste Antriebsenergie ist, in der Antriebseinheit, dass sich der erste Steuerventilkörper und der zweite Steuerventilkörper von der Öffnungswand und dem hydraulisch betätigten Ventil lösen. Daher strömt der Kraftstoff aus dem unteren Steuerkammerabschnitt in den Auslasskanal durch den Kommunikationskanal im zweiten Drosselzustand mit einer größeren Strömungskanalfläche als im ersten Drosselzustand. Wie vorstehend beschrieben, kann der Ventilmechanismus eine Art Druckabfall in der Drucksteuerkammer ändern, indem er den Strömungskanalbereich des Kommunikationskanals durch Erhöhen oder Verringern der Antriebsenergiezufuhr zur Antriebseinheit ändert. Somit kann das Umschalten einer Ventilöffnungsgeschwindigkeit der Düsennadel und auch eine Einspritzratencharakteristik durch die Steuerung der Antriebseinheit realisiert werden, die den ersten Steuerventilkörper antreibt.
Dementsprechend kann die vorliegende Offenbarung eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung bereitstellen, die in der Lage ist, die Einspritzratencharakteristik zu schalten und das Ansprechverhalten der Einspritzung zu verbessern und gleichzeitig eine Erhöhung der Anzahl der Antriebseinheiten und der Last zu reduzieren.
Figurenliste
Die oben genannten und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ersichtlich. In den Figuren ist das Folgende gezeigt:

1 ist ein Diagramm, das eine Gesamtkonfiguration eines Kraftstoffversorgungssystems mit einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt,
2 ist eine vertikale Querschnittsansicht der Kraftstoffeinspritzvorrichtung,
3 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs III von 2, die eine detaillierte Konfiguration eines Ventilmechanismus zeigt,
4 ist eine Querschnittsansicht, die entlang einer Linie IV-IV von 2 aufgenommen wurde und eine Positionsbeziehung zwischen einem Auslassöffnungsabschnitt und einem Einlassöffnungsabschnitt zeigt, der sich zu einer Öffnungswand öffnet,
5 ist ein Zeitdiagramm, das den Betrieb in einem Niedergeschwindigkeits-Ventilöffnungsmodus zeigt,
6 ist ein Zeitdiagramm, das den Betrieb in einem Hochgeschwindigkeits-Ventilöffnungsmodus zeigt,
7 ist ein Zeitdiagramm, das den Betrieb in einem Schaltventilöffnungsmodus bzw. in einem Umschaltventilöffnungsmodus zeigt,
8 ist eine vertikale Querschnittsansicht einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform, und
9 ist eine vergrößerte Ansicht, die eine detaillierte Konfiguration eines Ventilmechanismus gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden wird eine Mehrzahl von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Den entsprechenden Komponenten sind in jeder Ausführungsform die gleichen Bezugszeichen zugeordnet, so dass auf doppelte Beschreibungen verzichtet werden kann. Wenn in jeder Ausführungsform nur ein Teil der Konfiguration beschrieben ist, kann die Konfiguration der anderen oben beschriebenen Ausführungsformen auf andere Teile der Konfiguration angewendet werden. Weiterhin können nicht nur die Kombinationen der in der Beschreibung der jeweiligen Ausführungsformen explizit dargestellten Konfigurationen, sondern auch die Konfigurationen der Mehrzahl von Ausführungsformen in Teilen kombiniert werden, auch wenn die Konfigurationen nicht explizit dargestellt werden, wenn insbesondere in der Kombination kein Problem vorliegt. Nicht spezifizierte Kombinationen der in der Mehrzahl der Ausführungsformen beschriebenen Konfigurationen und der Modifikationsbeispiele werden ebenfalls in der folgenden Beschreibung offenbart.
(Erste Ausführungsform)
Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird in einem in 1 dargestellten Kraftstoffversorgungssystem 1 verwendet. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 10 versorgt jede Brennkammer 2b eines Dieselmotors, der ein Verbrennungsmotor ist, mit einem in einem Kraftstofftank 4 gespeicherten Kraftstoff. Das Kraftstoffversorgungssystem 1 beinhaltet eine Förderpumpe 5, eine Hochdruckkraftstoffpumpe 6, eine Common-Rail 3, eine Steuervorrichtung 7 und dergleichen zusammen mit der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 10. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Dieselmotor als Motor 2 bezeichnet.
Die Förderpumpe 5 ist beispielsweise eine Trochoide-Elektropumpe. Die Förderpumpe 5 ist in der Hochdruckkraftstoffpumpe 6 eingebaut. Die Förderpumpe 5 fördert ein leichtes Öl als den im Kraftstofftank 4 gespeicherten Kraftstoff zur Hochdruckkraftstoffpumpe 6. Die Förderpumpe 5 kann getrennt von der Hochdruckkraftstoffpumpe 6 vorgesehen und beispielsweise im Kraftstofftank 4 angeordnet werden.
Die Hochdruckkraftstoffpumpe 6 ist beispielsweise eine Kolbenpumpe. Die Hochdruckkraftstoffpumpe 6 wird von einer Abtriebswelle des Motors 2 angetrieben. Die Hochdruckkraftstoffpumpe 6 ist über eine Kraftstoffleitung 6a mit einem Common-Rail 3 verbunden. Die Hochdruckkraftstoffpumpe 6 erhöht den Druck des von der Förderpumpe 5 zugeführten Kraftstoffs weiter und fördert den verdichteten Kraftstoff als Hochdruckkraftstoff an die Common-Rail 3.
Der Common-Rail 3 ist über eine Hochdruckkraftstoffleitung 3b mit einer Mehrzahl von Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 10 verbunden. Die Common-Rail 3 ist über eine Überschusskraftstoffleitung 8a mit dem Kraftstofftank 4 verbunden. Der Common-Rail 3 speichert den von der Hochdruckkraftstoffpumpe 6 zugeführten Hochdruckkraftstoff zwischen und verteilt den Hochdruckkraftstoff unter Beibehaltung des Drucks auf jede der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 10. Die Common-Rail 3 ist mit einem Drucksensor 3a und einem Druckreduzierungsventil bzw. Druckminderer 8 ausgestattet. Der Drucksensor 3a erfasst den im Common-Rail 3 gespeicherten Kraftstoffdruck. Der Druckreduzierungsventil bzw. Druckminderer 8 leitet den überschüssigen Kraftstoff in die überschüssige Kraftstoffleitung 8a bzw. die Überschuss-Kraftstoffleitung 8a ab, wenn ein Erfassungswert des Drucksensors 3a höher ist als ein Solldruck.
Die Steuervorrichtung 7 beinhaltet eine arithmetische Schaltung, die hauptsächlich einen Mikrocomputer oder einen Mikrocontroller beinhaltet. Die arithmetische Schaltung beinhaltet einen Prozessor, einen RAM und eine wiederbeschreibbare nichtflüchtige Speichervorrichtung. Die Steuervorrichtung 7 ist mit jeder der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 10 elektrisch verbunden (siehe gestrichelte Linien in 1). Die Steuervorrichtung 7 steuert den Betrieb jeder Kraftstoffeinspritzvorrichtung 10 entsprechend einem Betriebszustand des Motors 2.
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 10 ist an einem Kopfelement 2a im Zustand des Einsetzens in ein Einführungsloch des Kopfelements 2a befestigt, das die Brennkammer 2b bildet. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 10 spritzt den durch die Hochdruckkraftstoffleitung 3b zugeführten Hochdruckkraftstoff direkt aus den Einspritzlöchern 23 in Richtung Brennkammer 2b. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 10 weist eine Ventilanordnung zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung aus den Einspritzlöchern 23 auf. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 10 verwendet einen Teil des Hochdruckkraftstoffs zum Öffnen und Schließen der Einspritzlöcher 23. Ein Teil des der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 10 zugeführten Kraftstoffs durchläuft ein Rücklaufrohr 8b und wird aus der Überschusskraftstoffleitung 8a in den Kraftstofftank 4 zurückgeführt.
Wie in den 2 und 1 dargestellt, beinhaltet die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 10 einen Ventilkörper 20, eine Düsennadel 50, eine Antriebseinheit 30 und einen Ventilmechanismus 100.
Der Ventilkörper 20 besteht aus der Kombination mehrerer Elemente aus einem metallischen Werkstoff. Ein Hochdruckkanal 21, ein Niederdruckkanal 24, eine Drucksteuerkammer 40, ein Einlasskanal 21a, ein Auslasskanal 24a, die Einspritzlöcher 23 und eine Nadelkammer 22 sind im Ventilkörper 20 definiert.
Der Hochdruckkanal 21 ist mit einer Hochdruckkraftstoffleitung 3b verbunden (siehe 1). Der Hochdruckkanal 21 versorgt die Nadelkammer 22 mit dem vom Common-Rail 3 über die Hochdruckkraftstoffleitung 3b zugeführten Hochdruckkraftstoff. Der Niederdruckkanal 24 ist ein Durchgang, durch den der zugeführte Kraftstoff der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 10 in das Rücklaufrohr 8b strömt (siehe 1). Der durch den Niederdruckkanal 24 strömende Kraftstoff hat einen niedrigeren Druck als der durch den Hochdruckkanal 21 strömende Kraftstoff.
Die Drucksteuerkammer 40 ist mit einem Hochdruckkraftstoff gefüllt. Die Drucksteuerkammer 40 ist innerhalb des Ventilkörpers 20 auf einer Seite gegenüber den Einspritzlöchern 23 über einer Düsennadel 50 angeordnet. Die Drucksteuerkammer 40 ist zwischen der Antriebseinheit 30 und der Nadelkammer 22 definiert.
Der Einlasskanal 21a zweigt vom Hochdruckkanal 21 ab. Der Einlasskanal 21a ermöglicht es, dass ein Teil des durch den Hochdruckkanal 21 strömenden Hochdruckkraftstoffs in die Drucksteuerkammer 40 strömt. Der Auslasskanal 24a ermöglicht es dem Kraftstoff in der Drucksteuerkammer 40, in den Niederdruckkanal 24 auszulaufen.
Die Einspritzlöcher 23 sind an einem Spitzenabschnitt des Ventilkörpers 20 definiert, der in einer Einführrichtung in das Kopfelement 2a eingesetzt ist. Die Einspritzlöcher 23 sind der Brennkammer 2b ausgesetzt. Der Spitzenabschnitt des Ventilkörpers 20 ist konisch oder halbkugelförmig. Die Mehrfacheinspritzlöcher 23 sind radial von innen nach außen am Ventilkörper 20 angeordnet. Der Hochdruckkraftstoff wird aus jedem Einspritzloch 23 in Richtung Brennkammer 2b eingespritzt. Der Hochdruckkraftstoff wird durch die Einspritzlöcher 23 zerstäubt und kann leicht mit Luft vermischt werden.
Die Nadelkammer 22 ist ein säulenförmig definierter Raum im Inneren des Ventilkörpers 20. Die Düsennadel 50 ist in der Nadelkammer 22 untergebracht. Die Nadelkammer 22 ist mit dem Hochdruckkanal 21 verbunden. Die Nadelkammer 22 ist mit Hochdruckkraftstoff gefüllt, der über den Hochdruckkanal 21 zugeführt wird. Die Nadelkammer 22 ist mit einer in zylindrischer Form ausgebildeten Nadelwand 22a versehen.
Die Düsennadel 50 ist aus einem metallischen Material gefertigt und zylindrisch geformt. Eine Spitze der Düsennadel 50 auf der Seite der Einspritzlöcher 23 ist konisch geformt. Die Düsennadel 50 wird gleitend an der Nadelwand 22a in der Nadelkammer 22 gehalten. Aus dem Hochdruckkraftstoff in der Nadelkammer 22 wirkt eine Kraft in Ventilöffnungsrichtung auf die Düsennadel 50. Die Düsennadel 50 ist mit einer Druckaufnahmefläche 51 und einer Nadelfeder 52 versehen. Die Druckaufnahmefläche 51 ist eine der Drucksteuerkammer 40 zugewandte Stirnseite der Düsennadel 50 auf einer radialen inneren Seite der Nadelwand 22a. Eine Kraft in Ventilschließrichtung aus dem Kraftstoff in der Drucksteuerkammer 40 wirkt auf die Druckaufnahmefläche 51. Die Nadelfeder 52 ist eine Schraubenfeder, die eine Kraft in Ventilschließrichtung auf die Düsennadel 50 ausübt. Die Düsennadel 50 wird gegenüber dem Ventilkörper 20 durch eine Änderung des Kraftstoffdrucks der Drucksteuerkammer 40 verschoben, wodurch die Einspritzlöcher 23 geöffnet und geschlossen werden. Wenn die Düsennadel 50 geöffnet wird, um das Einspritzloch 23 zu öffnen, wird der in der Nadelkammer 22 gefüllte Hochdruckkraftstoff aus den Einspritzlöchern 23 in Richtung Brennkammer 2b eingespritzt (siehe 1).
Die Antriebseinheit 30 treibt den Ventilmechanismus 100 an. Die Antriebseinheit 30 beinhaltet ein piezoelektrisches Stellglied 31, einen Übertragungsmechanismus 32 und dergleichen. Das piezoelektrische Stellglied 31 weist ein Laminat auf, in dem Schichten aus piezoelektrischen Elementen und dünnen Elektrodenschichten abwechselnd aufeinandergestapelt sind. Eine Antriebsspannung, die einer Spannung entspricht, die einem von der Steuervorrichtung 7 erzeugten Antriebssignal entspricht, wird in das piezoelektrische Stellglied 31 eingegeben. Das piezoelektrische Stellglied 31 erstreckt sich um einen Rückspannungseffekt, der eine Eigenschaft des piezoelektrischen Elements gemäß der durch eine Antriebsspannung eingegebenen Antriebsenergie ist. Die dem piezoelektrischen Stellglied 31 zugeführte Antriebsenergie wird durch die Steuerung der Steuervorrichtung 7 erhöht oder verringert. Mit zunehmender angelegter Antriebsenergie nimmt die Ausdehnungsgröße des piezoelektrischen Stellglieds 31 zu.
Der Übertragungsmechanismus 32 ist ein Mechanismus zum Übertragen der Verlängerung des piezoelektrischen Stellglieds 31 auf den Ventilmechanismus 100. Der Übertragungsmechanismus 32 beinhaltet einen ersten Kolben 33 und einen zweiten Kolben 34. Der erste Kolben 33 und der zweite Kolben 34 sind säulenförmig ausgebildet. Der zweite Kolben 34 hat einen kleineren Durchmesser als der erste Kolben 33. In dem zweiten Kolben 34 ist ein Getriebeabschnitt 35 ausgebildet. Zwischen dem ersten Kolben 33 und dem zweiten Kolben 34 ist eine öldichte Kammer 36 definiert. Die öldichte Kammer 36 wird im Wesentlichen öldicht mit Kraftstoff gefüllt.
Die Antriebseinheit 30 verschiebt den ersten Kolben 33 in Richtung der öldichten Kammer 36 durch den durch die Eingabe der Antriebsenergie expandierten piezoelektrischen Stellglieds 31. Die Bewegung des ersten Kolbens 33 wird durch den Kraftstoff in der öldichten Kammer 36 vergrößert und auf den zweiten Kolben 34 übertragen. Der Hubraum des zweiten Kolbens 34 ist größer als der Hubraum des ersten Kolbens 33. Die Bewegung des zweiten Kolbens 34 wird vom Getriebeabschnitt 35 auf den Ventilmechanismus 100 übertragen.
Der in den 2 bis 4 dargestellte Ventilmechanismus 100 ist in der Drucksteuerkammer 40 untergebracht. Die Drucksteuerkammer 40 ist mit einem Ventilkörperaufnahmeraum 41, einem Druckwirkungsraum 44, einem Drucksteuerkommunikationskanal 46 und dergleichen versehen. Der Ventilmechanismus 100 beinhaltet einen ersten Steuerventilkörper 110, einen hydraulisch betätigten Ventilkörper 120, einen zweiten Steuerventilkörper 130, ein Zwischenelement 143, ein erstes Druckelement 141, ein zweites Druckelement 142 und dergleichen. Die jeweiligen Komponenten des Ventilmechanismus 100 sind koaxial zueinander angeordnet.
Der Ventilkörperaufnahmeraum 41 ist ein Raum, der in eine mehrstufige (dreistufige) Säulenform als Ganzes unterteilt ist. In einer im Ventilkörper 20 ausgebildeten Trennwand 25, einer Öffnungswand 25a, einer inneren Umfangswand 26, einer Stufenwand 25b und einer Platzierungswand 25c gegenüber dem Ventilkörperaufnahmeraum 41. Die Öffnungswand 25a ist eine Wandfläche der Trennwand 25, die sich an einer Position befindet, die der Antriebseinheit 30 am nächsten liegt. Die Öffnungswand 25a ist planar zur Einspritzlochseite hin ausgebildet. Ein Auslassöffnungsabschnitt 28 des Auslasskanal 24a und ein Einlassöffnungsabschnitt 27 des Einlasskanals 21a werden in der Öffnungswand 25a geöffnet. Der Auslassöffnungsabschnitt 28 ist kreisförmig ausgebildet. Der Einlassöffnungsabschnitt 27 ist ein torischer Nutabschnitt, der definiert ist, um den Auslassöffnungsabschnitt 28 zu umgeben. Eine torische Aussparung 29, die flacher ist als der Einlassöffnungsabschnitt 27, ist in der Öffnungswand 25a zwischen dem Auslassöffnungsabschnitt 28 und dem Einlassöffnungsabschnitt 27 definiert. Eine axiale Richtung des Ventilkörperaufnahmeraums 41 erstreckt sich entlang der jeweiligen axialen Richtungen des Einlassöffnungsabschnitts 27 und des Auslassöffnungsabschnitts 28 und ist im Wesentlichen orthogonal zur Öffnungswand 25a.
Eine innere Umfangswand 26 weist einen ersten Wandabschnitt 26a, einen zweiten Wandabschnitt 26b und einen dritten Wandabschnitt 26c auf. Jeder der Wandabschnitte 26a, 26b und 26c ist eine zylindrische Wand mit unterschiedlichen Innendurchmessern und ist so ausgebildet, dass sie im Wesentlichen koaxial zueinander sind. Ein Innendurchmesser des ersten Wandabschnitts 26a ist größer als ein Innendurchmesser des zweiten Wandabschnitts 26b. Ein Innendurchmesser des zweiten Wandabschnitts 26b ist größer als ein Innendurchmesser des dritten Wandabschnitts 26c. Der zweite Wandabschnitt 26b ist näher an dem Einspritzloch ausgebildet als der erste Wandabschnitt 26a in axialer Richtung des Ventilkörperaufnahmeraums 41. Der dritte Wandabschnitt 26c ist näher am Einspritzloch ausgebildet als der zweite Wandabschnitt 26b in axialer Richtung des Ventilkörperaufnahmeraums 41.
Die Stufenwand 25b und die Platzierungswand 25c weisen der Öffnungswand 25a in axialer Richtung des Ventilkörperaufnahmeraums 41 zu. Die Stufenwand 25b ist eine torische Ebene, die zwischen dem ersten Wandabschnitt 26a und dem zweiten Wandabschnitt 26b gebildet ist. Die Platzierungswand 25c ist eine kreisförmige Ebene, die auf der gegenüberliegenden Seite der Öffnungswand 25a über die Stufenwand 25b ausgebildet ist. Ein dem Ventilkörperaufnahmeraum 41 zugewandtes Ende des Drucksteuerkommunikationskanals 46 ist in der Platzierungswand 25c geöffnet.
Der Ventilkörperaufnahmeraum 41 wird durch den Ventilmechanismus 100 in einen oberen Steuerkammerabschnitt 42 und einen unteren Steuerkammerabschnitt 43 unterteilt. Der obere Steuerkammerabschnitt 42 ist hauptsächlich zwischen dem Ventilmechanismus 100 und der Öffnungswand 25a in axialer Richtung des Ventilkörperaufnahmeraums 41 definiert. Ein Auslassöffnungsabschnitt 28 ist dem oberen Steuerkammerabschnitt 42 zugewandt. Der obere Steuerkammerabschnitt 42 ist auf der inneren Umfangsseite des Einlassöffnungsabschnitts 27 in radialer Richtung des Ventilkörperaufnahmeraums 41 ausgebildet. Der untere Steuerkammerabschnitt 43 befindet sich auf der gegenüberliegenden Seite des oberen Steuerkammerabschnitts 42 über dem hydraulisch betätigten Ventilkörper 120. Der im unteren Steuerkammerabschnitt 43 eingefüllte Kraftstoff bewirkt, dass eine Kraft in Ventilschließrichtung auf den hydraulisch betätigten Ventilkörper 120 wirkt.
Der Druckwirkungsraum 44 ist ein scheibenförmiger Raum, der durch die Nadelwand 22a, die Druckaufnahmefläche 51 und dergleichen unterteilt ist. Der Druckwirkungsraum 44 ist auf der gegenüberliegenden Seite des Ventilkörperaufnahmeraums 41 über den Drucksteuerkommunikationskanal 46 ausgebildet. Ein Volumen des Druckwirkungsraumes 44 ist kleiner als ein Volumen des Ventilkörperaufnahmeraumes 41. Der Druckwirkungsraum 44 legt den Kraftstoffdruck auf die Druckaufnahmefläche 51. Durch die Veränderung des Kraftstoffdrucks im Druckwirkungsraum 44 wird die Düsennadel 50 gegenüber dem Ventilkörper 20 verschoben. Fällt der Kraftstoffdruck im Druckwirkungsraum 44, wird die Düsennadel 50 in Ventilöffnungsrichtung verschoben. Andererseits wird bei Wiederherstellung des Kraftstoffdrucks im Druckwirkungsraum 44 die Düsennadel 50 in Ventilschließrichtung verschoben.
Der Drucksteuerkommunikationskanal 46 ist ein Kraftstoffkanal, der zwischen dem Ventilkörperaufnahmeraum 41 und dem Druckwirkungsraum 44 definiert ist. Der Drucksteuerkommunikationskanal 46 kommuniziert zwischen dem Ventilkörperaufnahmeraum 41 und dem Druckwirkungsraum 44. Der Drucksteuerkommunikationskanal 46 bewirkt, dass der Kraftstoffdruck im Druckwirkungsraum 44 dem Kraftstoffdruck im Ventilkörperaufnahmeraum 41 folgt.
Der erste Steuerventilkörper 110 öffnet und schließt den Auslassöffnungsabschnitt 28, indem es von der Öffnungswand 25a durch das Antreiben der Antriebseinheit 30 gelöst wird und auf dieser aufsitzt. Der erste Steuerventilkörper 110 ist ein unbalanciertes Ventil, das im Wesentlichen frei von statischen Leckagen ist. Ein Teil des ersten Steuerventilkörpers 110 ist im oberen Steuerkammerabschnitt 42 untergebracht. Beim Öffnen des ersten Steuerventilkörpers 110 steht der obere Steuerkammerabschnitt 42 in Verbindung mit dem Auslassöffnungsabschnitt 28. Wenn der erste Steuerventilkörper 110 geschlossen ist, wird die Verbindung zwischen dem oberen Steuerkammerabschnitt 42 und dem Auslassöffnungsabschnitt 28 unterbrochen. Der erste Steuerventilkörper 110 ist als Ganzes in einer säulenförmigen Form ausgebildet. Eine zylindrische Außenumfangsfläche 110f des ersten Steuerventilkörpers 110 ist verschiebbar am hydraulisch betätigten Ventilkörper 120 angebracht. Der erste Steuerventilkörper 110 beinhaltet ein Ventilschließelement 111 und ein Fittingelement 115 aus einem metallischen Werkstoff oder dergleichen.
Ein Verschlussabschnitt 112 und ein kugelförmiger Abschnitt 113 sind in dem Ventilschließelement 111 ausgebildet. Der Verschlussabschnitt 112 ist planar ausgebildet und weist zur Öffnungswand 25a. Das Ventilschließelement 111 weist eine kreisförmige Form auf, die einen Durchmesser aufweist, der größer ist als der des Auslassöffnungsabschnitts 28. Ein Getriebeabschnitt 35 ist in Kontakt mit einer Mitte des Verschlussabschnitts 112. Wenn die Verschiebung der Antriebseinheit 30 über den Getriebeabschnitt 35 auf das Ventilschließelement 111 übertragen wird, wird der Verschlussabschnitt 112 von der Öffnungswand 25a gelöst. Der Verschlussabschnitt 112 kann den Auslassöffnungsabschnitt 28 schließen, indem er auf der Öffnungswand 25a aufsitzt. Der kugelförmige Abschnitt 113 ist in einer teilweise kugelförmigen Form ausgebildet, die kontinuierlich mit einer Außenkante des Verschlussabschnitts 112 verläuft.
Das Fittingelement 115 ist säulenförmig ausgebildet. Das Fittingelement 115 überträgt die Verschiebung des von der Antriebseinheit 30 angetriebenen Ventilschließelementes 111 auf den zweiten Steuerventilkörper 130. Das Fittingelement 115 ist mit einem Kontaktabschnitt 116, einem Fittingabschnitt 117 und einer Eingangsendseite 118 ausgebildet. Der Kontaktabschnitt 116 ist an einem der beiden Enden des Fittingelements 115 in axialer Richtung ausgebildet, die näher am Ventilschließelement 111 liegt. Der Kontaktabschnitt 116 ist in einer konkaven, kugelförmigen Form ausgebildet. Die Krümmung einer Krümmung des Kontaktabschnitts 116 ist im Wesentlichen gleich oder etwas größer als die Krümmung des kugelförmigen Abschnitts 113. Der Kontaktabschnitt 116 steht in Oberflächenkontakt mit dem kugelförmigen Abschnitt 113. Durch Gleiten zwischen dem Kontaktabschnitt 116 und dem kugelförmigen Abschnitt 113 kann das Fittingelement 115 in Bezug auf das Ventilschließelement 111 kippen.
Der Fittingabschnitt 117 ist auf der Seitenfläche des Fittingelements 115 ausgebildet. Der Fittingabschnitt 117 ist verschiebbar am hydraulisch betätigten Ventilkörper 120 befestigt, wobei der flüssigkeitsdichte Zustand zwischen dem oberen Steuerkammerabschnitt 42 und dem unteren Steuerkammerabschnitt 43 erhalten bleibt. Die Eingangsendseite 118 ist plan auf der dem Kontaktabschnitt 116 gegenüberliegenden Seite in axialer Richtung des Fittingelements 115 ausgebildet. Ein Zwischenelement 143 ist in Kontakt mit der Mitte der Eingangsendseite 118. Das Fittingelement 115 überträgt eine Kraft in Ventilschließrichtung auf die Eingangsendseite 118 auf das Ventilschließelement 111.
Der hydraulisch betätigte Ventilkörper 120 ist ein hydraulisch angetriebenes Ventil, das durch eine Druckdifferenz zwischen dem oberen Steuerkammerabschnitt 42 und dem unteren Steuerkammerabschnitt 43 verschoben wird. Der hydraulisch betätigte Ventilkörper 120 ist relativ zu einer äußeren Umfangsfläche 110f des ersten Steuerventilkörpers 110 verschiebbar und unabhängig vom ersten Steuerventilkörper 110 als gleitfähig vorgesehen. Eine axiale Richtung des hydraulisch betätigten Ventilkörpers 120 liegt entlang jeder axialen Richtung des ersten Steuerventilkörpers 110 und des ersten Wandabschnitts 26a. Der hydraulisch betätigte Ventilkörper 120 wird durch eine Druckdifferenz zwischen dem oberen und unteren Druck in axialer Richtung verschoben und von der Öffnungswand 25a gelöst und sitzt auf dieser auf, wodurch der Einlassöffnungsabschnitt 27 geöffnet und geschlossen wird.
Der hydraulisch betätigte Ventilkörper 120 ist aus einem Metallwerkstoff oder dergleichen gefertigt und insgesamt in einer flachen Säulenform ausgebildet. Der hydraulisch betätigte Ventilkörper 120 ist in einem Raum auf einer radialen Innenseite des ersten Wandabschnitts 26a im Ventilkörperaufnahmeraum 41 untergebracht. Der hydraulisch betätigte Ventilkörper 120 ist mit einer oberen Sitzfläche 120a, einer unteren Sitzfläche 120b, einer äußeren Umfangswand 129 mit großem Durchmesser, einem Durchgangsloch 126 und mehreren (zwei) Kommunikationskanälen 121 ausgebildet. Die obere Sitzfläche 120a ist eine Stirnseite des hydraulisch betätigten Ventilkörpers 120, die der Öffnungswand 25a in axialer Richtung zugewandt ist. Die untere Sitzfläche 120b ist eine kreisförmige Stirnfläche, die auf der gegenüberliegenden Seite der oberen Sitzfläche 120a in axialer Richtung ausgebildet ist. Die Außenumfangswand 129 mit großem Durchmesser ist eine Seitenwand des hydraulisch betätigten Ventilkörpers 120 in zylindrischer Form. Die Außenumfangswand 129 mit großem Durchmesser weist dem ersten Wandabschnitt 26a in radialer Richtung zu. Zwischen der äußeren Umfangswand 129 mit großem Durchmesser und dem ersten Wandabschnitt 26a ist ein zylindrischer Spalt 120c definiert. Der Spalt 120c dient als Strömungskanal des Hochdruckkraftstoffs, der vom Einlassöffnungsabschnitt 27 zum unteren Steuerkammerabschnitt 43 strömt.
Ein Durchgangsloch 126 ist ein säulenförmiges Durchgangsloch, das in der Mitte des hydraulisch betätigten Ventilkörpers 120 in radialer Richtung definiert ist. Das Durchgangsloch 126 erstreckt sich entlang einer Mittelachse des hydraulisch betätigten Ventilkörpers 120. Das Durchgangsloch 126 ist mit einem Fittingloch 127 und einem Aufnahmeendabschnitt 128 versehen. Das Fittingloch 127 ist am Fittingabschnitt 117 angebracht und bildet eine flüssigkeitsdichte Dichtung zwischen dem oberen Steuerkammerabschnitt 42 und dem unteren Steuerkammerabschnitt 43. Der Aufnahmeendabschnitt 128 nimmt das Ventilschließelement 111 auf. Der Innendurchmesser des Aufnahmeendabschnitts 128 ist größer als ein Innendurchmesser des Fittinglochs 127.
Der Kommunikationskanal 121 ist ein Kraftstoffkanal zum Verbinden des oberen Steuerkammerabschnitts 42 mit dem unteren Steuerkammerabschnitt 43. Wenn der hydraulisch betätigte Ventilkörper 120 den Einlassöffnungsabschnitt 27 schließt, steuert der Kommunikationskanal 121 die Auslassdurchflussrate des Kraftstoffs von der Drucksteuerkammer 40 zum Auslasskanal 24a. Ein erster Kommunikationskanal 122 und ein zweiter Kommunikationskanal 124 sind im hydraulisch betätigten Ventilkörper 120 als Kommunikationskanal 121 definiert. Der erste Kommunikationskanal 122 und der zweite Kommunikationskanal 124 sind zwischen dem Durchgangsloch 126 und der äußeren Umfangswand 129 mit großem Durchmesser in radialer Richtung definiert. Der erste Kommunikationskanal 122 und der zweite Kommunikationskanal 124 sind an Positionen im Abstand von etwa 180 Grad voneinander in Umfangsrichtung ausgebildet.
Der erste Kommunikationskanal 122 dringt zwischen der oberen Sitzfläche 120a und der unteren Sitzfläche 120b in axialer Richtung ein. Im ersten Kommunikationskanal 122 ist eine Öffnung 123 mit kleinem Durchmesser definiert. Die Öffnung 123 mit kleinem Durchmesser definiert einen Strömungskanalbereich des ersten Kommunikationskanals 122 und steuert die Durchflussrate des Kraftstoffs, der durch den ersten Kommunikationskanal 122 strömt. Im zweiten Kommunikationskanal 124 sind ein Hauptloch 124a und eine Öffnung mit großem Durchmesser 125 definiert. Das Hauptloch 124a ist ein zylindrisches Loch, das sich entlang der axialen Richtung erstreckt und nur zur oberen Sitzfläche 120a der oberen Sitzfläche 120a und der unteren Sitzfläche 120b öffnet. Die Öffnung 125 mit großem Durchmesser verbindet das Hauptloch 124a mit dem Durchgangsloch 126. Die Öffnung 125 mit großem Durchmesser definiert einen Strömungskanalbereich des zweiten Kommunikationskanals 124 und steuert eine Durchflussrate des Kraftstoffs, der durch den zweiten Kommunikationskanal 124 strömt. Ein Drosselbereich der Öffnung 125 mit großem Durchmesser ist größer als ein Drosselbereich der Öffnung 123 mit kleinem Durchmesser. Aus diesem Grund ist der Strömungskanalbereich des ersten Kommunikationskanals 122 enger als der Strömungskanalbereich des zweiten Kommunikationskanals 124.
Der hydraulisch betätigte Ventilkörper 120 schließt den Einlassöffnungsabschnitt 27 durch die vom Kraftstoff im unteren Steuerkammerabschnitt 43 aufgenommene Kraft, wenn der obere Steuerkammerabschnitt 42 und der Auslasskanal 24a durch das Lösen des ersten Steuerventilkörpers 110 von der Öffnungswand 25a miteinander in Verbindung gebracht werden. Bei geschlossenem hydraulisch betätigtem Ventilkörper 120 wird die Verbindung zwischen dem Einlassöffnungsabschnitt 27 und der Drucksteuerkammer 40 abgeschaltet und der Ventilkörperaufnahmeraum 41 in den oberen Steuerkammerabschnitt 42 und den unteren Steuerkammerabschnitt 43 unterteilt. Der Kanalabschnitt des ersten Kommunikationskanals 122 und des zweiten Kommunikationskanals 124, der näher am oberen Steuerkammerabschnitt 42 als die Öffnungen 123 und 125 liegt, gehört zum oberen Steuerkammerabschnitt 42. Ebenso gehört der Raum innerhalb des Aufnahmeendabschnitts 128 zum oberen Steuerkammerabschnitt 42. Diese Räume haben im Wesentlichen den gleichen Kraftstoffdruck.
Andererseits wird nach dem Schließen des ersten Steuerventilkörpers 110, wenn die Druckdifferenz zwischen Ober- und Unterseite durch den Kraftstoffdurchfluss durch den Kommunikationskanal 121 reduziert wird, der hydraulisch betätigte Ventilkörper 120 von der Öffnungswand 25a durch die vom Hochdruckkraftstoff im Einlasskanal 21a aufgenommene Kraft gelöst. Beim Öffnen des hydraulisch betätigten Ventilkörpers 120 steht der Einlassöffnungsabschnitt 27 in Verbindung mit der Drucksteuerkammer 40. Gemäß dem Lösen des hydraulisch betätigten Ventilkörpers 120 von der Öffnungswand 25a wird der zweite Steuerventilkörper 130 in die Richtung weg vom ersten Steuerventilkörper 110 verschoben.
Der zweite Steuerventilkörper 130 wird indirekt von der Antriebseinheit 30 durch den ersten Steuerventilkörper 110 angetrieben und sitzt somit auf und löst sich von der unteren Sitzfläche 120b des hydraulisch betätigten Ventilkörpers 120b ab. Der zweite Steuerventilkörper 130 ist in Reihe mit dem ersten Steuerventilkörper 110 entlang der Verschiebungsrichtung des ersten Steuerventilkörpers 110 ausgerichtet, der von der Antriebseinheit 30 angetrieben wird. Der zweite Steuerventilkörper 130 schaltet den Strömungskanalbereich des Kommunikationskanals 121 durch Lösen von und Aufsitzen auf der unteren Sitzfläche 120b. Wenn der zweite Steuerventilkörper 130 von der unteren Sitzfläche 120b gelöst wird, vergrößert sich der Strömungskanalbereich des Kommunikationskanals 121.
Der zweite Steuerventilkörper 130 beinhaltet einen Ventilhauptkörper 130a, eine erste Hubeinstellscheibe 138, eine zweite Hubeinstellscheibe 152 und dergleichen. Der Ventilhauptkörper 130a besteht aus einem Metallwerkstoff oder dergleichen und ist insgesamt in einer flachen säulenförmigen Form ausgebildet. Der Ventilhauptkörper 130a ist mit einer Außenumfangswand 139 mit kleinem Durchmesser, einem Einführungsloch 131, einem Scheibenaufnahmeloch 132, einer Sitzfläche 133, einer Anschlagfläche 134 und einem Flanschabschnitt 135 ausgebildet.
Die Außenumfangswand 139 mit kleinem Durchmesser ist eine Seitenwand des Ventilhauptkörpers 130a, die in einer zylindrischen Form ausgebildet ist. Die Außenumfangswand 139 mit kleinem Durchmesser weist in radialer Richtung zum zweiten Wandabschnitt 26b. Ein Außendurchmesser der äußeren Umfangswand 139 mit kleinem Durchmesser ist kleiner als ein Außendurchmesser der äußeren Umfangswand 129 mit großem Durchmesser. Das Einführungsloch 131 und das Scheibenaufnahmeloch 132 bilden ein einziges Durchgangsloch in säulenförmiger Form in der Mitte in radialer Richtung des Ventilhauptkörpers 130a. das Durchgangsloch erstreckt sich entlang der Mittelachse des Ventilhauptkörpers 130a. Ein Innendurchmesser des Einführungslochs 131 ist kleiner als ein Innendurchmesser des Scheibenaufnahmelochs 132. Zwischen dem Einführungsloch 131 und dem Scheibenaufnahmeloch 132 wird eine der Eingangsendseite 118 zugewandte Stufenoberfläche 132a gebildet. Ein Zwischenelement 143 wird durch das Einführungsloch 131 eingeführt. Das Scheibenaufnahmeloch 132 ist auf der Seite des hydraulisch betätigten Ventilkörpers 120 in Bezug auf das Einführungsloch 131 vorgesehen.
Die Sitzfläche 133 ist in einer torischen Form ausgebildet, um die Öffnung des Scheibenaufnahmelochs 132 zu umgeben. Die Sitzfläche 133 ragt konvex aus einer Stirnseite des Ventilhauptkörpers 130a gegenüber der unteren Sitzfläche 120b heraus. Ein Innendurchmesser der Sitzfläche 133 ist größer als ein Innendurchmesser des Durchgangslochs 126. Die Sitzfläche 133 sperrt den Kraftstofffluss von der äußeren Umfangsseite zur inneren Umfangsseite der Sitzfläche 133 durch einen Kontakt mit der unteren Sitzfläche 120b. Die Anschlagfläche 134 kann von der zweiten Hubeinstellscheibe 152 gelöst und auf dieser platziert werden. Der Flanschabschnitt 135 ist ein torischer Abschnitt, der von der Außenumfangswand 139 mit kleinem Durchmesser zu einer äußeren Umfangsseite ragt. Ein Ende des zweiten Druckelements 142 ist auf dem Flanschabschnitt 135 montiert.
Die erste Hubeinstellscheibe 138 ist aus einem Metallwerkstoff gefertigt und in einer zylindrischen Form geformt. Die erste Hubeinstellscheibe 138 ist in dem Scheibenaufnahmeloch 132 in einer Haltung aufgenommen, in der eine axiale Richtung der ersten Hubeinstellscheibe 138 mit der axialen Richtung des Ventilhauptkörpers 130a ausgerichtet ist und an der Stufenoberfläche 132a anliegt. Die erste Hubeinstellscheibe 138 ist zwischen der Eingangsendseite 118 und der Stufenoberfläche 132a angeordnet, und die Kontaktendfläche 138a ist der Eingangsendseite 118 zugewandt. Wenn der erste Steuerventilkörper 110 geschlossen ist, wird ein erster Spalt, der als ein Spalt, zwischen der Kontaktendfläche 138a und der Eingangsendseite 118 definiert ist. Wenn der erste Spalt durch die Verschiebung des ersten Steuerventilkörpers 110 beseitigt ist, wird der zweite Steuerventilkörper 130 durch den ersten Steuerventilkörper 110 gedrückt und in Ventilöffnungsrichtung verschoben. Die Abmessung des ersten Spaltes beträgt z.B. etwa 10 bis 20 µm. Das Maß des ersten Spalts wird durch Ändern einer axialen Länge der ersten Hubeinstellscheibe 138 eingestellt, z.B. bei der Herstellung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 10.
Die zweite Hubeinstellscheibe 152 ist aus einem Metallmaterial gefertigt und in Scheibenform geformt. Die zweite Hubeinstellscheibe 152 ist in einer radialen Innenseite des zweiten Wandabschnitts 26b in einer Haltung aufgenommen, in der die Axialrichtung der zweiten Hubeinstellscheibe 152 mit der Axialrichtung des Ventilhauptkörpers 130a ausgerichtet ist und an der Stufenwand 25b anliegt. Die zweite Hubeinstellscheibe 152 ist zwischen dem Ventilkörper 130a und der Stufenoberfläche 132a angeordnet, und die obere Scheibenfläche 155 weist zur Anschlagfläche 134 an einem unteren Ende des Ventilhauptkörpers 130a. Wenn sowohl der hydraulisch betätigte Ventilkörper 120 als auch der zweite Steuerventilkörper 130 geschlossen sind, zeigt sich ein zweiter Spalt, der als ein Spalt, zwischen der oberen Scheibenfläche 155 und der Anschlagfläche 134 definiert ist. Der zweite Spalt definiert einen maximalen Verdrängungsbetrag (Hubbetrag) des zweiten Steuerventilkörpers 130. Eine Abmessung des zweiten Spaltes ist beispielsweise etwa 10 bis 20 µm, ähnlich wie die Abmessung des ersten Spaltes. Das Maß des zweiten Spalts wird durch Ändern einer Dicke der zweiten Hubeinstellscheibe 152 eingestellt, z.B. bei der Herstellung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 10.
Die zweite Hubeinstellscheibe 152 ist mit einem Einführungsloch 153 und mehreren Durchflusslöcher 154 als Durchgangslöcher ausgebildet, die durch die zweite Hubeinstellscheibe 152 in axialer Richtung verlaufen. Das Einführungsloch 153 befindet sich in der Mitte der zweiten Hubeinstellscheibe 152 in radialer Richtung. Das Einführungsloch 153 durchdringt das Zwischenelement 143. Die Durchflusslöcher 154 sind in der äußeren Umfangsseite des Einführungslochs 153 in Abständen voneinander definiert. Der Kraftstoff strömt durch die Durchflusslöcher 154.
Der vorstehend beschriebene zweite Steuerventilkörper 130 schaltet den Zustand des Kommunikationskanals 121 vom ersten Drosselzustand in den zweiten Drosselzustand, indem es vom hydraulisch betätigten Ventilkörper 120 gelöst wird. Insbesondere setzt der zweite Steuerventilkörper 130 im ersten Drosselzustand die Sitzfläche 133 auf die untere Sitzfläche 120b. Auch in diesem Zustand verbindet der erste Kommunikationskanal 122 den oberen Steuerkammerabschnitt 42 und den unteren Steuerkammerabschnitt 43 miteinander. Andererseits kann der Kraftstoff nicht durch den zweiten Kommunikationskanal 124 fließen.
Im zweiten Drosselzustand hingegen kann der Kraftstoff in das Durchgangsloch 126 und die Öffnung 125 mit großem Durchmesser strömen, indem die Sitzfläche 133 von der unteren Sitzfläche 120b gelöst wird. Infolgedessen verbindet der zweite Kommunikationskanal 124 den oberen Steuerkammerabschnitt 42 mit dem unteren Steuerkammerabschnitt 43. Wie vorstehend beschrieben, befindet sich im ersten Drosselzustand nur der erste Kommunikationskanal 122 der beiden Kommunikationskanäle 121 im Kommunikationszustand, so dass die Strömungskanalfläche reduziert wird. Andererseits wird im zweiten Drosselzustand, da sowohl der erste Kommunikationskanal 122 als auch der zweite Kommunikationskanal 124 in den Kommunikationszustand versetzt werden, sichergestellt, dass die Strömungskanalbereich größer ist als im ersten Drosselzustand.
Das Zwischenelement 143 und das erste Druckelement 141 sind in einem Raum auf einer radial inneren Seite des dritten Wandabschnitts 26c im Ventilkörperaufnahmeraum 41 untergebracht. Das Zwischenelement 143 weist einen Stababschnitt 144 und einen Flanschabschnitt 145 auf. Der Stababschnitt 144 ragt aus dem Hauptkörperabschnitt des Zwischenelements 143 in säulenförmiger Form in Richtung des Fittingelements 115 heraus. Der Stababschnitt 144 wird in das Einführungsloch 153 der zweiten Hubeinstellscheibe 152 und das Einführungsloch 131 des zweiten Steuerventilkörpers 130 eingeführt. Eine Spitze des Stababschnitts 144 wird gegen die Eingangsendseite 118 gedrückt. Der Flanschabschnitt 145 ist ein torischer Abschnitt, der vom Hauptkörperabschnitt des Zwischenelements 143 zur äußeren Umfangsseite hin vorsteht. Ein Ende des ersten Druckelements 141 in axialer Richtung liegt am Flanschabschnitt 145 an.
Das erste Druckelement 141 ist eine Schraubenfeder, die in einer zylindrischen Spiralform ausgebildet ist. Das erste Druckelement 141 ist auf der Seite des unteren Steuerkammerabschnitts 43 in Bezug auf den hydraulisch betätigten Ventilkörper 120 angeordnet. Das erste Druckelement 141 ist in einem anderen Raum als dem oberen Steuerkammerabschnitt 42 in der Drucksteuerkammer 40 untergebracht. Das erste Druckelement 141 ist zwischen dem Flanschabschnitt 145 und der Platzierungswand 25c in einem Zustand der Kompression in axialer Richtung angeordnet. Ein säulenförmiger Hauptkörperabschnitt des Zwischenelements 143 ist in der inneren Umfangsseite des ersten Druckelements 141 untergebracht. Das erste Druckelement 141 wirkt eine Rückstellkraft, die den ersten Steuerventilkörper 110 in Ventilschließrichtung auf den Flanschabschnitt 135 drückt. Das Zwischenelement 143 überträgt eine Rückstellkraft, die vom ersten Druckelement 141, das in einem anderen Raum als dem oberen Steuerkammerabschnitt 42 untergebracht ist, auf den ersten Steuerventilkörper 110 wirkt, der zumindest teilweise im oberen Steuerkammerabschnitt 42 untergebracht ist, und drückt den ersten Steuerventilkörper 110 in Ventilschließrichtung.
Das zweite Druckelement 142 ist eine Schraubenfeder, die in einer zylindrischen Spiralform mit einem größeren Durchmesser als das erste Druckelement 141 ausgebildet ist. Eine Federkonstante des zweiten Druckelements 142 ist größer als eine Federkonstante des ersten Druckelements 141. Das zweite Druckelement 142 ist zwischen dem Flanschabschnitt 135 und der zweiten Hubeinstellscheibe 152 in einem Zustand der Kompression in axialer Richtung angeordnet. Der zweite Steuerventilkörper 130 ist in der inneren Umfangsseite des zweiten Druckelements 142 untergebracht. Das zweite Druckelement 142 wirkt eine Rückstellkraft zum Drücken des zweiten Steuerventilkörpers 130 auf die untere Sitzfläche 120b am Flanschabschnitt 135. Das zweite Druckelement 142 drückt den hydraulisch betätigten Ventilkörper 120 in Richtung des Schließens des Einlassöffnungsabschnittes 27 durch den zweiten Steuerventilkörper 130.
Anschließend wird die Funktionsweise der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 10 anhand der 3 und 5 bis 7 beschrieben. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 10 kann beispielsweise in mindestens drei Ventilöffnungsmodi betätigt werden. Der Ventilöffnungsmodus der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 10 beinhaltet einen Niedergeschwindigkeit-Ventilöffnungsmodus, einen Hochgeschwindigkeits-Ventilöffnungsmodus und einen Umschaltventilöffnungsmodus mit unterschiedlichen Einspritzratencharakteristiken.
Der Niedergeschwindigkeits-Ventilöffnungsmodus ist ein Ventilöffnungsmodus, bei dem die Kraftstoffeinspritzung mit einer niedrigen Einspritzrate durchgeführt wird. Die erste Antriebsenergie, die im Niedergeschwindigkeits-Ventilöffnungsmodus zugeführt wird, ist nicht kleiner als die Antriebsenergie, die bewirkt, dass der Getriebeabschnitt 35 eine Verdrängung erzeugt, die in der Lage ist, den ersten Steuerventilkörper 110 zu lösen, und kleiner als die Antriebsenergie, die bewirkt, dass der zweite Steuerventilkörper 130 vom hydraulisch betätigten Ventilkörper 120 gelöst wird. Der Betrieb der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 10 im Niedergeschwindigkeits-Ventilöffnungsmodus wird im Folgenden mit Bezug auf 5 und mit Bezug auf 3 beschrieben.
Vor einem Zeitpunkt 11, zu dem das piezoelektrische Stellglied 31 erregt wird, schließt der Ventilmechanismus 100 sowohl den Einlassöffnungsabschnitt 27 als auch den Auslassöffnungsabschnitt 28 durch den Kraftstoff im unteren Steuerkammerabschnitt 43 und die von jedem der Druckelemente 141 und 142 empfangene Kraft in Ventilschließrichtung.
Zum Zeitpunkt t1 wird dem piezoelektrischen Stellglied 31 die erste Antriebsenergie zugeführt. Die Antriebseinheit 30 expandiert das piezoelektrische Stellglied 31, um den ersten Steuerventilkörper 110 in Ventilöffnungsrichtung von der Öffnungswand 25a zu verschieben. Dadurch werden der Auslassöffnungsabschnitt 28 und der obere Steuerkammerabschnitt 42 miteinander in Verbindung gebracht, und der Kraftstoff im oberen Steuerkammerabschnitt 42 fließt aus dem Auslasskanal 24a durch den Auslassöffnungsabschnitt 28. Fällt der Kraftstoffdruck des oberen Steuerkammerabschnitts 42 auf diese Weise, wird der hydraulisch betätigte Ventilkörper 120 durch den Kraftstoffdruck des unteren Steuerkammerabschnitts 43 gegen die Öffnungswand 25a gedrückt und schließt den Einlassöffnungsabschnitt 27. Dadurch wird die dynamische Leckage des Hochdruckkraftstoffs minimiert.
Wie vorstehend beschrieben, wird im Niedergeschwindigkeits-Ventilöffnungsmodus die erste Antriebsenergie, die in das piezoelektrische Stellglied 31 eingeleitet wird, niedrig gehalten. Aus diesem Grund wird der erste Steuerventilkörper 110 durch den von der Öffnungswand 25a zu lösenden Getriebeabschnitt 35 angetrieben und ruht in einem Zustand, in dem die Eingangsendseite 118 gegen die Kontaktendfläche 138a gedrückt wird. Andererseits bleibt der Sitzzustand des zweiten Steuerventilkörpers 130 gegenüber dem hydraulisch betätigten Ventilkörper 120 erhalten. Daher wird in dem Kommunikationskanal 121 nur der erste Kommunikationskanal 122 des ersten Kommunikationskanals 122 und der zweite Kommunikationskanal 124 in einen ersten Drosselzustand versetzt, in dem der untere Steuerkammerabschnitt 43 und der obere Steuerkammerabschnitt 42 miteinander verbunden sind.
Wie vorstehend beschrieben, wird in dem Zustand, in dem der hydraulisch betätigte Ventilkörper 120 den Einlassöffnungsabschnitt 27 schließt, die Auslassdurchflussrate des Kraftstoffs vom unteren Steuerkammerabschnitt 43 zum Auslasskanal 24a durch den Kommunikationskanal 121 gesteuert. Daher wird im Niedergeschwindigkeits-Ventilöffnungsmodus der Kraftstoffausstoß vom unteren Steuerkammerabschnitt 43 zum Auslasskanal 24a durch die Öffnung 123 mit kleinem Durchmesser gesteuert. Aus diesem Grund wird eine Druckreduzierung des unteren Steuerkammerabschnitts 43 niedriger als eine Druckreduzierung des oberen Steuerkammerabschnitts 42. Die daraus resultierende Druckdifferenz zwischen dem unteren Steuerkammerabschnitt 43 und dem oberen Steuerkammerabschnitt 42 bewirkt, dass der hydraulisch betätigte Ventilkörper 120 stärker gegen die Öffnungswand 25a gedrückt wird, um einen Ventilschließzustand des Einlassöffnungsabschnitts 27 aufrechtzuerhalten.
Der Kraftstoffdruck im Druckwirkungsraum 44 nimmt entsprechend dem Kraftstoffdruck im unteren Steuerkammerabschnitt 43 ab. Wenn der Kraftstoffdruck im unteren Steuerkammerabschnitt 43 und der Druckwirkungsraum 44 auf einen vorbestimmten Druck zu einem Zeitpunkt t2 absinken, wird eine Kraft zum Drücken der Düsennadel 50 in Ventilöffnungsrichtung größer als eine Kraft zum Drücken der Düsennadel 50 in Ventilschließrichtung. Dadurch beginnt die Düsennadel 50 in Ventilöffnungsrichtung zu verschieben. Bei der obigen Verarbeitung wird die Kraftstoffeinspritzung aus dem Einspritzloch 23 in die Brennkammer 2b (siehe 1) eingeleitet. Eine Ventilöffnungs-(Hub)-Geschwindigkeit der Düsennadel 50 im Niedergeschwindigkeits-Ventilöffnungsmodus ist niedriger als im Hochgeschwindigkeits-Ventilöffnungsmodus, da der Kraftstoffdurchfluss durch den zweiten Kommunikationskanal 124 nicht zulässig ist.
Wenn die Erregung des piezoelektrischen Stellglieds 31 gestoppt wird, zieht sich das piezoelektrische Stellglied 31 durch die Freisetzung der Antriebsenergie zusammen. Infolgedessen empfängt der erste Steuerventilkörper 110 den Kraftstoffdruck des unteren Steuerkammerabschnitts 43 und eine vom ersten Druckelement 141 auf das Zwischenelement 143 ausgeübte Presskraft und startet die Verschiebung zur Öffnungswand 25a. Zu einem Zeitpunkt t3 schließt der erste Steuerventilkörper 110 den Auslassöffnungsabschnitt 28.
Nach der Zeit t3 wird die Druckdifferenz zwischen dem oberen Steuerkammerabschnitt 42 und dem unteren Steuerkammerabschnitt 43 durch den Kraftstoffdurchfluss durch den ersten Kommunikationskanal 122 reduziert oder beseitigt. Dann, zu einem Zeitpunkt t4, wird der hydraulisch betätigte Ventilkörper 120 zusammen mit dem zweiten Steuerventilkörper 130 in Ventilöffnungsrichtung durch die vom Hochdruckkraftstoff im Einlassöffnungsabschnitt 27 aufgenommene Kraft in Ventilöffnungsrichtung verschoben und von der Öffnungswand 25a gelöst. Dadurch wird der Zufluss des Hochdruckkraftstoffs aus dem Einlassöffnungsabschnitt 27 in die Drucksteuerkammer 40 gestartet.
Der Hochdruckkraftstoff, der zum Zeitpunkt t4 in die Drucksteuerkammer 40 zu fließen begonnen hat, fließt durch den vorgegebenen Spalt 120c, den Drucksteuerkommunikationskanal 46 und dergleichen und fließt in den Druckwirkungsraum 44. Dadurch erholt sich der Druck im Druckwirkungsraum 44, und der Druck, der vom Druckwirkungsraum 44 auf die Druckaufnahmefläche 51 wirkt, steigt. Dadurch stoppt die Düsennadel 50 zu einem Zeitpunkt t5 die Verschiebung in Ventilöffnungsrichtung und startet die Verschiebung in Ventilschließrichtung. Zum Zeitpunkt a t6 schließt die Düsennadel 50 die Einspritzlöcher 23.
Da der Zufluss des Hochdruckkraftstoffs auch nach dem Schließen des Einspritzlochs 23 durch die Düsennadel 50 fortgesetzt wird, wird der Kraftstoffdruck in der Drucksteuerkammer 40 im Wesentlichen gleich dem Druck des Hochdruckkraftstoffs im Einlasskanal 21 a zu einem Zeitpunkt t7. Aus diesem Grund beginnt der hydraulisch betätigte Ventilkörper 120 zusammen mit dem zweiten Steuerventilkörper 130 in Ventilschließrichtung durch die Druckkraft des zweiten Druckelements 142 verschoben zu werden. Zu einem Zeitpunkt t8 sitzt das hydraulisch betätigte Ventilkörper 120 auf der Öffnungswand 25a auf und schließt den Einlassöffnungsabschnitt 27.
Der Hochgeschwindigkeits-Ventilöffnungsmodus ist ein Ventilöffnungsmodus, in dem die Kraftstoffeinspritzung mit einer höheren Einspritzrate als im Niedergeschwindigkeits-Ventilöffnungsmodus durchgeführt wird. Die zweite Antriebsenergie, die dem piezoelektrischen Stellglied 31 im Hochgeschwindigkeits-Ventilöffnungsmodus zugeführt wird, ist größer als die erste Antriebsenergie und ist eine Antriebsenergie, die in der Lage ist, den zweiten Steuerventilkörper 130 vom hydraulisch betätigten Ventilkörper 120 zu lösen. Die Betätigung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 10 im Hochgeschwindigkeits-Ventilöffnungsmodus wird nun mit Bezug auf 6 und mit Bezug auf 3 beschrieben. Im Ventilmechanismus 100 vor der Zeit t1 befinden sich der Einlassöffnungsabschnitt 27 und der Auslassöffnungsabschnitt 28 beide im geschlossenen Zustand, ähnlich wie im Niedergeschwindigkeits-Ventilöffnungsmodus.
Zum Zeitpunkt t1 wird die zweite Antriebsenergie in das piezoelektrische Stellglied 31 eingespeist. Die Antriebseinheit 30 verschiebt den ersten Steuerventilkörper 110 durch die Verlängerung des piezoelektrischen Stellglieds 31 in Ventilöffnungsrichtung und setzt den zweiten Steuerventilkörper 130 von der unteren Sitzfläche 120b des hydraulisch betätigten Ventilkörpers 120b durch den ersten Steuerventilkörper 110 ab. Dadurch werden der Auslassöffnungsabschnitt 28 und der obere Steuerkammerabschnitt 42 miteinander in Verbindung gebracht und der hydraulisch betätigte Ventilkörper 120 durch die Druckreduzierung des oberen Steuerkammerabschnitts 42 gegen die Öffnungswand 25a gedrückt.
Wie vorstehend beschrieben, wird der Strömungskanalbereich des Kommunikationskanals 121 durch Lösen und Setzen des zweiten Steuerventilkörpers 130 vom und auf dem hydraulisch betätigten Ventilkörper 120 geschaltet. Wenn der zweite Steuerventilkörper 130 von der oberen Sitzfläche 120a gelöst wird, wird der Kommunikationskanal 121 in einen zweiten gedrosselten Zustand versetzt, in dem sowohl der erste Kommunikationskanal 122 als auch der zweite Kommunikationskanal 124 mit dem unteren Steuerkammerabschnitt 43 und dem oberen Steuerkammerabschnitt 42 kommunizieren. Infolgedessen wird der Kraftstoffausstoß vom unteren Steuerkammerabschnitt 43 zum Auslasskanal 24a sowohl durch die Öffnung 123 mit kleinem Durchmesser als auch durch die Öffnung 125 mit großem Durchmesser gesteuert. Daher erfolgt die Druckreduzierung des unteren Steuerkammerabschnitts 43 im Hochgeschwindigkeits-Ventilöffnungsmodus mit hoher Geschwindigkeit im Vergleich zum Niedergeschwindigkeits-Ventilöffnungsmodus.
Zum Zeitpunkt t2, wenn der Kraftstoffdruck im unteren Steuerkammerabschnitt 43 und der Druckwirkungsraum 44 auf einen vorbestimmten Druck absinken, beginnt die Düsennadel 50 sich in Ventilöffnungsrichtung zu verschieben. Eine Zeit von der Zeit t1 bis zur Zeit t2 im Hochgeschwindigkeits-Ventilöffnungsmodus ist kürzer als eine Zeit von der Zeit t1 bis zur Zeit t2 im Niedergeschwindigkeits-Ventilöffnungsmodus. Darüber hinaus kann die Düsennadel 50 mit zunehmender Ausströmmenge bzw. Auslassmenge des Kraftstoffs aus dem unteren Steuerkammerabschnitt 43 zum Auslasskanal 24a mit einer höheren Geschwindigkeit in Ventilöffnungsrichtung verschoben werden als im Niedergeschwindigkeits- Ventilöffnungsmodus.
Nachdem die Erregung des piezoelektrischen Stellglieds 31 gestoppt wurde, werden der erste Steuerventilkörper 110 und der zweite Steuerventilkörper 130 durch den Kraftstoffdruck des unteren Steuerkammerabschnitts 43 und der Druckelemente 141, 142 und des Zwischenelements 143 gedrückt und beginnen in Ventilschließrichtung verschoben zu werden. Der zweite Steuerventilkörper 130 sitzt auf der unteren Sitzfläche 120b. Ebenso sitzt der erste Steuerventilkörper 110 zum Zeitpunkt t3 auf der Öffnungswand 25a und schließt den Auslassöffnungsabschnitt 28.
Das Schließen des Auslassöffnungsabschnitts 28 zum Zeitpunkt t3 reduziert oder beseitigt die Druckdifferenz zwischen dem oberen Steuerkammerabschnitt 42 und dem unteren Steuerkammerabschnitt 43. Dadurch wird zum Zeitpunkt t4 der hydraulisch betätigte Ventilkörper 120 zusammen mit dem zweiten Steuerventilkörper 130 in Ventilöffnungsrichtung um die vom Hochdruckkraftstoff im Einlassöffnungsabschnitt 27 aufgenommene Kraft in Ventilöffnungsrichtung verschoben und von der Öffnungswand 25a gelöst. Wie vorstehend beschrieben, wird der Zufluss des Hochdruckkraftstoffs aus dem Einlassöffnungsabschnitt 27 in die Drucksteuerkammer 40 gestartet.
Der zu dem Zeitpunkt t4 begonnene Zufluss des Hochdruckkraftstoffs in die Drucksteuerkammer 40 stellt den Druck im Druckwirkungsraum 44 wieder her. Auf diese Weise steigt der Druck, der vom Druckwirkungsraum 44 auf die Druckaufnahmefläche 51 wirkt. Dann stoppt die Düsennadel 50 zum Zeitpunkt t5 die Verschiebung in Ventilöffnungsrichtung, startet die Verschiebung in Ventilschließrichtung und schließt die Einspritzlöcher 23 zum Zeitpunkt t6. Nach der Zeit t6 wird, ähnlich wie im Falle des Niedergeschwindigkeits-Ventilöffnungsmodus, der Einlassöffnungsabschnitt 27 durch Schließen des Ventils des hydraulisch betätigten Ventilkörpers 120 geschlossen.
Im Schaltventilöffnungsmodus wird die dem piezoelektrischen Stellglied 31 zugeführte Antriebsenergie in der Mitte einer Einspritzung erhöht oder verringert. Der Schaltventilöffnungsmodus wird als ein Ventilöffnungsmodus angenommen, der von dem Niedergeschwindigkeits-Ventilöffnungsmodus auf den Hochgeschwindigkeits-Ventilöffnungsmodus umgeschaltet wird bzw. umgeschaltet werden kann, und ist ein Ventilöffnungsmodus, der von dem Hochgeschwindigkeits-Ventilöffnungsmodus auf den Niedergeschwindigkeits-Ventilöffnungsmodus umgeschaltet wird bzw. umgeschaltet werden kann. Im Folgenden wird der Betrieb der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 10 im Schaltventilöffnungsmodus, in dem der Niedergeschwindigkeits-Ventilöffnungsmodus auf den Hochgeschwindigkeits-Ventilöffnungsmodus umgeschaltet wird, mit Bezug auf 3 mit Bezug auf 7 beschrieben.
Vor der Zeit t1 schließt der Ventilmechanismus 100 sowohl den Einlassöffnungsabschnitt 27 als auch den Auslassöffnungsabschnitt 28 in der gleichen Weise, wie der Niedergeschwindigkeits-Ventilöffnungsmodus und Hochgeschwindigkeits-Ventilöffnungsmodust. Nach der Zeit t3 schließt der Ventilmechanismus 100 sowohl den ersten Steuerventilkörper 110 als auch den zweiten Steuerventilkörper 130 und öffnet dann den hydraulisch betätigten Ventilkörper 120 zum Schließen der Düsennadel 50, ähnlich dem Hochgeschwindigkeits-Ventilöffnungsmodus.
Zum Zeitpunkt t1 wird dem piezoelektrischen Stellglied 31 die erste Antriebsenergie zugeführt, wodurch der erste Steuerventilkörper 110 in Ventilöffnungsrichtung verschoben wird. Zu diesem Zeitpunkt bleibt der Sitzzustand des zweiten Steuerventilkörpers 130 auf dem hydraulisch betätigten Ventilkörper 120 erhalten. Daher wird der Kommunikationskanal 121 ähnlich zum Niedergeschwindigkeits-Ventilöffnungsmodus in den ersten Drosselzustand versetzt. Wenn der Kraftstoffdruck im unteren Steuerkammerabschnitt 43 und der Druckwirkungsraum 44 aufgrund des Kraftstoffaustritts vom unteren Steuerkammerabschnitt 43 zum Auslasskanal 24a durch die Öffnung 123 mit kleinem Durchmesser auf den vorgegebenen Druck zum Zeitpunkt t2 absinkt, beginnt die Düsennadel 50 in Ventilöffnungsrichtung verschoben zu werden. Da die Auslassdurchflussrate des Kraftstoffs nur durch die Öffnung 123 mit kleinem Durchmesser gesteuert wird, wird eine Ventilöffnungsgeschwindigkeit der Düsennadel 50 in der Anfangsstufe der Ventilöffnung auf eine niedrige Drehzahl reduziert.
Zum Zeitpunkt tc wird die dem piezoelektrischen Stellglied 31 zugeführte Antriebsenergie von der ersten Antriebsenergie auf die zweite Antriebsenergie umgeschaltet. Die Antriebseinheit 30 setzt den zweiten Steuerventilkörper 130 von der unteren Sitzfläche 120b des hydraulisch betätigten Ventilkörpers 120b durch den ersten Steuerventilkörper 110 ab. Dadurch wird der Kommunikationskanal 121 vom ersten Drosselzustand in den zweiten Drosselzustand umgeschaltet, der im Strömungskanalbereich größer ist als der erste Drosselzustand, und der Kraftstoff kann durch den zweiten Kommunikationskanal 124 fließen. In einer zweiten Stufe der Ventilöffnung nach einer Zeit tc wird die Ventilöffnungsgeschwindigkeit der Düsennadel 50 höher als in der Anfangsstufe der Ventilöffnung vor der Zeit tc. Der Kraftstoffaustritt durch die Öffnung 123 mit kleinem Durchmesser und die Öffnung 125 mit großem Durchmesser wird bis zur Zeit t3 fortgesetzt, wenn der erste Steuerventilkörper 110 und der zweite Steuerventilkörper 130 beide geschlossen sind.
Der Ventilmechanismus 100 gemäß der ersten Ausführungsform beinhaltet einen hydraulisch betätigten Ventilkörper 120, der von der Öffnungswand 25a durch eine zwischen dem oberen Steuerkammerabschnitt 42 und dem unteren Steuerkammerabschnitt 43 erzeugte Druckdifferenz gelöst und aufgesetzt wird und der den Einlassöffnungsabschnitt 27 öffnet und schließt. Auch wenn der hydraulisch betätigte Ventilkörper 120 nicht von der Antriebseinheit 30 angetrieben wird, kann der Einlassöffnungsabschnitt 27 durch die vom Kraftstoff im unteren Steuerkammerabschnitt 43 aufgenommene Kraft durch die Verbindung zwischen dem oberen Steuerkammerabschnitt 42 und dem Auslasskanal 24a geschlossen werden. Selbst wenn ein Ventilkörper hinzugefügt wird, um den Einlassöffnungsabschnitt 27 zu schließen, um das Ansprechverhalten beim Schließen des Ventils durch die Düsennadel 50 zu verbessern, ist es unwahrscheinlich, dass eine Erhöhung der Last der Antriebseinheit 30 verursacht wird, wenn der Ventilkörper der hydraulisch betätigte Ventilkörper 120 ist.
Darüber hinaus fließt der Kraftstoff beim Einbringen der ersten Antriebsenergie in die Antriebseinheit 30 vom unteren Steuerkammerabschnitt 43 zum Auslasskanal 24a durch den Kommunikationskanal 121 im ersten Drosselzustand. Weiterhin, wenn die zweite Antriebsenergie, die größer als die erste Antriebsenergie ist, in die Antriebseinheit 30 eingegeben wird, fließt der Kraftstoff aus dem unteren Steuerkammerabschnitt 43 in den Auslasskanal 24a durch den Kommunikationskanal 121 im zweiten gedrosselten Zustand, in dem der Strömungskanalbereich vergrößert wird.
Wie vorstehend beschrieben, kann der Ventilmechanismus 100 die Art und Weise des Druckabfalls in der Drucksteuerkammer 40 ändern, indem er den Strömungskanalbereich des Kommunikationskanals 121 mit einer Erhöhung oder Verringerung der Antriebsenergiezufuhr zur Antriebseinheit 30 ändert. Daher kann das zweistufige Umschalten der Ventilöffnungsgeschwindigkeit der Düsennadel 50 sowie das Schalten der Einspritzratencharakteristik durch die Steuerung der Antriebseinheit 30 realisiert werden, die den ersten Steuerventilkörper 110 antreibt.
Dadurch ist es möglich, die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 10 vorzusehen, die in der Lage ist, die Einspritzratencharakteristik zu schalten und das Ansprechverhalten der Einspritzung zu verbessern und gleichzeitig eine Erhöhung der Anzahl und Belastung der Antriebseinheiten 30 zu reduzieren. Dadurch kann die Wärmeerzeugungsratenregelung in der Brennkammer 2b entsprechend der Belastung des Motors 2 entsprechend durchgeführt und somit der Kraftstoffverbrauch, das Geräuschaufkommen, der Abgas und dergleichen verbessert werden.
Darüber hinaus sind gemäß der ersten Ausführungsform im hydraulisch betätigten Ventilkörper 120 mehrere Kanäle vorgesehen, d.h. der erste Kommunikationskanal 122 und der zweite Kommunikationskanal 124, und die Anzahl der Kanäle im Kommunikationszustand wird geschaltet, wodurch der Strömungskanalbereich des Kommunikationskanals 121 geschaltet werden kann. Wie vorstehend beschrieben, wenn der Kommunikationskanal 121 im hydraulisch betätigten Ventilkörper 120 vorgesehen ist, der die größte Größe unter den multiplen Elementen aufweist, die den Ventilmechanismus 100 konfigurieren, ist ein Verfahren zum Bereitstellen des Kommunikationskanals 121 nicht schwierig.
Weiterhin ist gemäß der ersten Ausführungsform der Strömungskanalbereich des zweiten Kommunikationskanals 124, der durch Öffnen des zweiten Steuerventilkörpers 130 in einen Kommunikationszustand gebracht wird, definiert als größer als der Strömungskanalbereich des ersten Kommunikationskanals 122. Gemäß der obigen Konfiguration gewinnt eine Flächenänderung durch das Umschalten des Kommunikationskanals 121 vom ersten Drosselzustand in den zweiten Drosselzustand an Größe. Aus diesem Grund kann die Einspritzratencharakteristik der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 10 durch die Betätigung des Ventilmechanismus 100 deutlich umgeschaltet werden.
Weiterhin wird, wie in der ersten Ausführungsform, da der zweite Steuerventilkörper 130 konfiguriert ist, um auf dem hydraulisch betätigten Ventilkörper 120 zu sitzen, der zweite Steuerventilkörper 130 gegenüber dem ersten Steuerventilkörper 110 nach dem hydraulisch betätigten Ventilkörper 120 zum Zeitpunkt der Verschiebung des hydraulisch betätigten Ventilkörpers 120 verschoben. Eine solche Konfiguration aufweisenden Ventilmechanismus 100 kann beides, sowohl das Öffnungs- und Schließventil des Auslassöffnungsabschnitts 28 und auch das Schalten des Kommunikationskanals 121 erreicht werden, durch die Steuerung einer Antriebseinheit 30.
Darüber hinaus hält der am hydraulisch betätigten Ventilkörper 120 verschiebbar angebrachte Fittingabschnitt 117 gemäß der ersten Ausführungsform den flüssigkeitsdichten Zustand zwischen dem oberen Steuerkammerabschnitt 42 und dem unteren Steuerkammerabschnitt 43 aufrecht. Wie vorstehend beschrieben, kann bei reduziertem Kraftstoffdurchfluss zwischen dem ersten Steuerventilkörper 110 und dem hydraulisch betätigten Ventilkörper 120 die für den Betrieb des hydraulisch betätigten Ventilkörpers 120 erforderliche Druckdifferenz zuverlässig erzeugt werden. Der flüssigkeitsdichte Zustand ist ein Zustand, in dem die Kraftstoffmenge, die zwischen dem Fittingabschnitt 117 und dem Fittingloch 127 fließt, kleiner ist als die Kraftstoffmenge, die durch die Öffnung 123 mit kleinem Durchmesser fließt.
Im ersten Steuerventilkörper 110 der ersten Ausführungsform werden das Ventilschließelement 111 und das Fittingelement 115 jeweils in Kontakt mit dem kugelförmigen Abschnitt 113 und dem jeweils in Kugelform ausgebildeten Kontaktabschnitt 116 gebracht. Selbst wenn sich die Haltung des Fittingelements 115 beispielsweise durch die Neigung des hydraulisch betätigten Ventilkörpers 120 ändert, kann sich das Ventilschließelement 111 daher relativ zum Armaturenkörper 115 drehen, um die Haltung aufrechtzuerhalten, in der der Verschlussabschnitt 112 zur Öffnungswand 25a zeigt. Gemäß der obigen Konfiguration kann der erste Steuerventilkörper 110 den Auslassöffnungsabschnitt 28 durch den Verschlussabschnitt 112 schließen und so die Verbindung zwischen der Drucksteuerkammer 40 und dem Auslasskanal 24a absperren.
Weiterhin sind das erste Druckelement 141 und das zweite Druckelement 142 gemäß der ersten Ausführungsform im unteren Steuerkammerabschnitt 43 des oberen Steuerkammerabschnitts 42 und des unteren Steuerkammerabschnitts 43 untergebracht. Wie vorstehend beschrieben, kann, wenn das erste Druckelement 141 und das zweite Druckelement 142 nicht im oberen Steuerkammerabschnitt 42 untergebracht sind, ein Volumen des oberen Steuerkammerabschnitts 42 reduziert werden, um ausreichend kleiner zu sein als das der Konfiguration, in der das Druckelement im oberen Steuerkammerabschnitt 42 untergebracht ist. Dadurch nähert sich der Kraftstoffdruck des oberen Steuerkammerabschnitts 42 nach dem Schließen des Auslassöffnungsabschnitts 28 durch den ersten Steuerventilkörper 110 schnell dem Kraftstoffdruck des unteren Steuerkammerabschnitts 43. Dadurch wird eine Zeit vom Schließen des ersten Steuerventilkörpers 110 bis zum Öffnen des hydraulisch betätigten Ventilkörpers 120 (siehe Zeiten t3 bis t4 in 5) verkürzt. Durch eine solche Verbesserung des Ventilöffnungsverhaltens des hydraulisch betätigten Ventilkörpers 120 kann der Kraftstoffdruck im Druckwirkungsraum 44 schnell erhöht werden. Dadurch kann das Ventilschließverhalten der Düsennadel 50 verbessert werden.
Gemäß der ersten Ausführungsform kann das Zwischenelement 143, selbst wenn das erste Druckelement 141 im oberen Steuerkammerabschnitt 42 angeordnet ist, die Druckkraft des ersten Druckelements 141 auf den ersten Steuerventilkörper 110 übertragen. Mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration kann die Zuverlässigkeit des Ventilschließvorgangs des ersten Steuerventilkörpers 110 erhöht und gleichzeitig das Volumen des oberen Steuerkammerabschnitts 42 reduziert werden.
Darüber hinaus ist gemäß der ersten Ausführungsform der zweite Steuerventilkörper 130 in der inneren Umfangsseite des zweiten Druckelements 142 untergebracht. Mit einer solchen Anordnung kann das in die Drucksteuerkammer 40 eingefüllte Kraftstoffvolumen klein gehalten werden. Aus diesem Grund kann nach dem Öffnen des Ventils des hydraulisch betätigten Ventilkörpers 120 der Kraftstoffdruck im Druckwirkungsraum 44 schnell wieder hergestellt werden. Dadurch wird das Ventilschließverhalten der Düsennadel 50 leichter verbessert.
Gemäß der ersten Ausführungsform sind bei der Konfiguration, bei der der Ventilkörperaufnahmeraum 41 und der Druckwirkungsraum 44 über den Drucksteuerkommunikationskanal 46 miteinander verbunden sind, die für die jeweiligen Räume erforderlichen Volumina entsprechend gesichert. Mit der oben beschriebenen Konfiguration der Drucksteuerkammer 40 kann das Volumen des in die Drucksteuerkammer 40 eingefüllten Kraftstoffs reduziert werden. Gemäß der obigen Konfiguration sinkt der Kraftstoffdruck in der Drucksteuerkammer 40 nach dem Öffnen des ersten Steuerventilkörpers 110 schnell ab, und der Kraftstoffdruck in der Drucksteuerkammer 40 erholt sich schnell nach dem Öffnen des hydraulisch betätigten Ventilkörpers 120. Gemäß der obigen Konfiguration lässt sich das Ansprechverhalten der Düsennadel 50 leichter verbessern.
Weiterhin werden in der ersten Ausführungsform die Innendurchmesser des ersten Wandabschnitts 26a und des zweiten Wandabschnitts 26b, die den Ventilkörperaufnahmeraum 41 definieren, gemäß den Außendurchmessern des hydraulisch betätigten Ventilkörpers 120 und des zweiten Steuerventilkörpers 130 definiert. Mit der oben beschriebenen Konfiguration kann das Volumen des in der Drucksteuerkammer 40 gefüllten Kraftstoffs weiter reduziert werden. Dadurch erfolgen der Druckabbau in der Drucksteuerkammer 40 nach dem Öffnen des ersten Steuerventilkörpers 110 und die Druckrückgewinnung in der Drucksteuerkammer 40 nach dem Öffnen des hydraulisch betätigten Ventilkörpers 120 mit hoher Geschwindigkeit. Dadurch kann das Ventilöffnungsverhalten und das Ventilschließverhalten der Düsennadel 50 verbessert werden.
Darüber hinaus kann, wie bei der ersten Ausführungsform, wenn das Volumen des Druckwirkungsraum 44 kleiner ist als das Volumen des Ventilkörperaufnahmeraums 41, der Kraftstoffdruck im Druckwirkungsraum 44 dem Kraftstoffdruck im Ventilkörperaufnahmeraum 41 schnell folgen. Dadurch kann die Steuerbarkeit der Düsennadel 50 hochgehalten werden.
Gemäß der ersten Ausführungsform entspricht die Außenumfangswand 129 mit großem Durchmesser einer ersten Außenumfangswand, die Außenumfangswand 139 mit kleinem Durchmesser einer zweiten Außenumfangswand, das erste Druckelement 141 einem Druckelement und das zweite Druckelement 142 einem zylindrischen Element.
(Zweite Ausführungsform)
Eine zweite Ausführungsform, die in den 8 und 9 dargestellt ist, ist eine Modifikation der ersten Ausführungsform. In einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung der zweiten Ausführungsform unterscheiden sich eine Konfiguration eines Ventilmechanismus 200 und eine Form einer Drucksteuerkammer 240, die den Ventilmechanismus 200 aufnimmt, von denen der ersten Ausführungsform. Im Folgenden werden die Details des Ventilmechanismus 200 und der Drucksteuerkammer 240 in Reihenfolge beschrieben.
Der Ventilmechanismus 200 beinhaltet einen ersten Steuerventilkörper 210, einen hydraulisch betätigten Ventilkörper 220, einen zweiten Steuerventilkörper 230 und dergleichen, sowie ein Druckelement 242, das im Wesentlichen das gleiche wie das zweite Druckelement 142 ist (siehe 3). Der Ventilmechanismus 200 ist mit einem Kommunikationskanal 221 ausgebildet, der eine andere Konfiguration als die der ersten Ausführungsform aufweist. Die jeweiligen Komponenten des Ventilmechanismus 200 sind koaxial zueinander angeordnet.
Der erste Steuerventilkörper 210 weist eine Konfiguration auf, die dem ersten Steuerventilkörper 110 (siehe 3) der ersten Ausführungsform entspricht. Der erste Steuerventilkörper 210 beinhaltet ein Ventilschließelement 111, ein Fittingelement 215 und dergleichen. In dem Fittingelement 215 sind neben dem Kontaktabschnitt 116, dem Fittingabschnitt 117 und der Eingangsendseite 118 ein erster Kanalabschnitt 212 des Kommunikationskanals 221, ein oberer Auslaufanschlussabschnitt 214 und ein Zwischeneinlaufanschlussabschnitt 216 definiert.
Der erste Kanalabschnitt 212 ist ein Durchgangsloch, das durch das säulenförmige Fittingelement 215 in axialer Richtung verläuft. Der erste Kanalabschnitt 212 ist in der Mitte des Fittingelements 215 in radialer Richtung vorgesehen. Der erste Kanalabschnitt 212 öffnet sich in der Mitte jedes der Kontaktabschnitte 116 und der Eingangsendseite 118 in kreisförmiger Form. Im ersten Kanalabschnitt 212 ist eine Öffnung mit großem Durchmesser 213 vorgesehen.
Die Öffnung mit großem Durchmesser 213 ist im ersten Kanalabschnitt 212 an einer Position vorgesehen, die näher am Kontaktabschnitt 116 als die Eingangsendseite 118 liegt. Die Öffnung mit großem Durchmesser 213 ist der Abschnitt des ersten Kanalabschnitts 212 mit dem engsten Strömungskanalbereich. Der Strömungskanalbereich des ersten Kanalabschnitts 212 wird durch die Öffnung 213 mit großem Durchmesser definiert.
Der obere Auslaufanschlussabschnitt 214 ist ein Nutabschnitt, der in einer oberen Endfläche des Fittingelements 215 vorgesehen ist und den Kontaktabschnitt 116 bildet. Der obere Auslaufanschlussabschnitt 214 erstreckt sich radial vom ersten Kanalabschnitt 212 zur äußeren Umfangsseite. Der obere Auslaufanschlussabschnitt 214 ermöglicht es dem Kraftstoff, zwischen dem ersten Kanalabschnitt 212 und dem oberen Steuerkammerabschnitt 42 zu fließen, auch wenn der Kontaktabschnitt 116 und der kugelförmige Abschnitt 113 miteinander in Kontakt stehen. Der Strömungskanalbereich des oberen Auslaufanschlussabschnitts 214 ist definiert als größer als der Drosselbereich der Öffnung 213 mit großem Durchmesser.
Der Zwischeneinlaufanschlussabschnitt 216 ist ein Nutabschnitt, der in einer unteren Endfläche des Fittingelements 215 vorgesehen ist und die Eingangsendseite 118 bildet. Der Zwischeneinlaufanschlussabschnitt 216 erstreckt sich radial vom ersten Kanalabschnitt 212 zur äußeren Umfangsseite. Der Zwischeneinlaufanschlussabschnitt 216 ermöglicht es dem Kraftstoff, zwischen der äußeren Umfangsseite des Fittingelements 215 und dem ersten Kanalabschnitt 212 zu fließen, auch wenn die Eingangsendseite 118 und der zweite Steuerventilkörper 230 miteinander in Kontakt stehen. Die Strömungskanalfläche des Zwischeneinlaufanschlussabschnitts 216 ist definiert als größer als der Drosselbereich der Öffnung 213 mit großem Durchmesser.
Der hydraulisch betätigte Ventilkörper 220 weist eine Konfiguration auf, die dem hydraulisch betätigten Ventilkörper 120 der ersten Ausführungsform entspricht (siehe 3). Der hydraulisch betätigte Ventilkörper 220 ist mit einer oberen Sitzfläche 120a an der Öffnungswand 25a und einer unteren Sitzfläche 120b an dem zweiten Steuerventilkörper 230 ausgebildet. Andererseits entfällt ein dem ersten Kommunikationskanal 122 und dem zweiten Kommunikationskanal 124 (siehe 3) entsprechender Kraftstoffdurchgang aus dem hydraulisch betätigten Ventilkörper 220. Aus diesem Grund weist die Außenumfangswand 129 des hydraulisch betätigten Ventilkörpers 220 mit großem Durchmesser einen kleineren Durchmesser auf als die Konfiguration, in der der Kommunikationskanal ausgebildet ist. Wie in der ersten Ausführungsform definiert die Außenumfangswand 129 mit großem Durchmesser einen vorbestimmten Spalt 120c mit dem ersten Wandabschnitt 26a.
Der zweite Steuerventilkörper 230 weist eine Konfiguration auf, die dem zweiten Steuerventilkörper 130 der ersten Ausführungsform entspricht (siehe 3). Der zweite Steuerventilkörper 230 beinhaltet einen Ventilhauptkörper 230a, ein Kanalformungselement 237 und dergleichen sowie eine Hubeinstellscheibe 252 entsprechend der zweiten Hubeinstellscheibe 152 (siehe 3).
Im Ventilhauptkörper 230a sind neben der Außenumfangswand 139 mit kleinem Durchmesser, der Sitzfläche 133, der Anschlagfläche 134 und dergleichen ein Fittingloch 231, ein Verbindungsloch 232 und ein unterer Einlaufanschlussabschnitt 234 definiert. Das Fittingloch 231 und das Verbindungsloch 232 stellen im Zusammenwirken ein Durchgangsloch in der Mitte des Ventilhauptkörpers 230a in radialer Richtung zur Verfügung. Das Fittingloch 231 und das Verbindungsloch 232 sind mit dem Ventilhauptkörper 230a in axialer Richtung in Reihe geschaltet, so dass sie kontinuierlich miteinander verbunden sind. Das Fittingloch 231 und das Verbindungsloch 232 sind zylindrische Löcher mit unterschiedlichem Innendurchmesser. Ein Innendurchmesser des Fittinglochs 231 ist größer als ein Innendurchmesser des Verbindungslochs 232 und ist im Wesentlichen gleich einem Außendurchmesser des Kanalformungselements 237. Das Fittingloch 231 nimmt einen Teil des Zwischeneinlaufanschlussabschnitts 216 und des Kanalformungselements 237 auf. Das Verbindungsloch 232 ist ein Teil des Kommunikationskanals 221 und öffnet sich zum unteren Steuerkammerabschnitt 43.
Der Ventilhauptkörper 230a definiert einen zweiten Spalt, der im Wesentlichen dem der ersten Ausführungsform zwischen der Anschlagfläche 134 und der Hubeinstellscheibe 252 entspricht, in einem Zustand, in dem die Sitzfläche 133 auf der unteren Sitzfläche 120b des hydraulisch betätigten Ventilkörpers 220 sitzt. Da der zweite Steuerventilkörper 230 in Ventilöffnungsrichtung verschoben wird, entfällt der zweite Spalt. Der zweite Spalt definiert den maximalen Hubbetrag des zweiten Steuerventilkörpers 230.
Der untere Einlaufanschlussabschnitt 234 ist ein Nutabschnitt, der in einer unteren Stirnfläche des Ventilhauptkörpers 230a vorgesehen ist und die Anschlagfläche 134 bildet. Der untere Einlaufanschlussabschnitt 234 erstreckt sich radial von dem Verbindungsloch 232 zur äußeren Umfangsseite. Der untere Einlaufanschlussabschnitt 234 ermöglicht es, dass der Kraftstoff zwischen dem unteren Steuerkammerabschnitt 43 und dem Verbindungsloch 232 strömt, auch wenn die Anschlagfläche 134 und die Hubeinstellscheibe 252 in Kontakt stehen. Die Strömungskanalfläche des unteren Einlaufanschlussabschnitts 234 ist definiert als größer als der Drosselbereich der Öffnung 239 mit kleinem Durchmesser.
Das Kanalformungselement 237 ist aus einem Metallmaterial gefertigt und in einer zylindrischen Form geformt. Das Kanalformungselement 237 ist in dem Fittingloch 231 untergebracht und wird in die vom Fittingloch 231 definierende Innenumfangswand 26 eingesetzt. Zusätzlich zur Kontaktendfläche 138a ist im Kanalformungselement 237 ein zweiter Kanalabschnitt 238 definiert.
Der zweite Kanalabschnitt 238 ist eine Durchgangsloch, die durch das Kanalformungselement 237 in axialer Richtung verläuft. Der zweite Kanalabschnitt 238 ist in der Mitte des Kanalformungselements 237 in radialer Richtung vorgesehen. Der zweite Kanalabschnitt 238 ist durchgehend mit dem Verbindungsloch 232. Der zweite Kanalabschnitt 238 ist ein Teil des Kommunikationskanals 221. Der zweite Kanalabschnitt 238 ist in Reihe mit dem ersten Kanalabschnitt 212 in der Verschieberichtung ausgerichtet, in der die Antriebseinheit 30 den ersten Steuerventilkörper 210 verschiebt. Der erste Kanalabschnitt 212 und der zweite Kanalabschnitt 238 sind in Reihe zueinander ausgerichtet, um mindestens einen Teil des Kommunikationskanals 221 zu definieren. Eine Öffnung mit kleinem Durchmesser 239 ist im zweiten Kanalabschnitt 238 definiert.
Die Öffnung 239 mit kleinem Durchmesser ist im zweiten Kanalabschnitt 238 an einer Position vorgesehen, die näher an der Kontaktendfläche 138a als das Verbindungsloch 232 liegt. Der Drosselbereich der Öffnung 239 mit kleinem Durchmesser ist kleiner eingestellt als der Drosselbereich der Öffnung 213 mit großem Durchmesser. Die Öffnung 239 mit kleinem Durchmesser definiert die Strömungskanalfläche des zweiten Kanalabschnitts 238 als kleiner als die Strömungskanalfläche des ersten Kanalabschnitts 212.
Der im vorstehend beschriebenen Ventilmechanismus 200 vorgesehene Kommunikationskanal 221 ist ein Kraftstoffkanal, der es dem oberen Steuerkammerabschnitt 42 und dem unteren Steuerkammerabschnitt 43 ermöglicht, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform miteinander zu kommunizieren. Im Niedergeschwindigkeits-Ventilöffnungsmodus, im ersten Drosselzustand, in dem der zweite Steuerventilkörper 230 auf dem hydraulisch betätigten Ventilkörper 220 sitzt, verbindet der Kommunikationskanal 221 den ersten Kanalabschnitt 212 mit dem zweiten Kanalabschnitt 238. In diesem Fall durchläuft der Kraftstoff im unteren Steuerkammerabschnitt 43 das Verbindungsloch 232 vom unteren Einlaufanschlussabschnitt 234, durchströmt den zweiten Kanalabschnitt 238 und den ersten Kanalabschnitt 212 in einer festgelegten Reihenfolge und strömt zum oberen Steuerkammerabschnitt 42 vom oberen Auslaufanschlussabschnitt 214. Wie vorstehend beschrieben, durchläuft der Kraftstoff im ersten Drosselzustand sowohl die Öffnung mit kleinem Durchmesser 239 als auch die Öffnung mit großem Durchmesser 213. Daher wird die Auslassdurchflussrate des Kraftstoffs vom unteren Steuerkammerabschnitt 43 zum Auslasskanal 24a durch die Öffnung 239 mit kleinem Durchmesser des zweiten Kanalabschnitts 238 gesteuert.
Andererseits, wenn die zweite Antriebsenergie in die Antriebseinheit 30 im Hochgeschwindigkeits-Ventilöffnungsmodus eingegeben wird, drückt der erste Steuerventilkörper 210 die Kontaktendfläche 138a um die Eingangsendseite 118 und setzt den zweiten Steuerventilkörper 230 von der unteren Sitzfläche 120b ab. Dadurch wird der Kraftstoffstrom zwischen der Sitzfläche 133 und der unteren Sitzfläche 120b freigegeben und der Kommunikationskanal 221 durch die Trennung des zweiten Kanalabschnitts 238 vom ersten Kanalabschnitt 212 in den zweiten Drosselzustand versetzt. Wie vorstehend beschrieben, strömt der Kraftstoff im unteren Steuerkammerabschnitt 43 hauptsächlich zwischen der Sitzfläche 133 und der unteren Sitzfläche 120b, durchströmt den Zwischeneinlaufanschlussabschnitt 216 und den ersten Kanalabschnitt 212 in einer vorgegebenen Reihenfolge und strömt vom oberen Auslaufanschlussabschnitt 214 zum oberen Steuerkammerabschnitt 42 aus. Auf diese Weise kann der Kraftstoff im zweiten Drosselzustand nur durch die Öffnung 213 mit großem Durchmesser fließen. Daher wird die Auslassdurchflussrate des Kraftstoffs vom unteren Steuerkammerabschnitt 43 zum Auslasskanal 24a durch die Öffnung 213 mit großem Durchmesser des ersten Kanalabschnitts 212 gesteuert.
Die Drucksteuerkammer 240 beinhaltet neben dem Druckwirkungsraum 44 und dem Drucksteuerkommunikationskanal 46 einen Ventilkörperaufnahmeraum 241, der der Form des Ventilmechanismus 200 entspricht. Der Ventilkörperaufnahmeraum 241 ist insgesamt in zweistufige, säulenförmige Formen unterteilt. Die den Ventilkörperaufnahmeraum 241 definierende innere Umfangswand 26 weist einen ersten Wandabschnitt 26a und einen zweiten Wandabschnitt 26b auf. Der erste Wandabschnitt 26a weist in radialer Richtung zur Außenumfangswand 129 des hydraulisch betätigten Ventilkörpers 220 mit großem Durchmesser. Der Innendurchmesser des ersten Wandabschnitts 26a ist definiert als etwas größer als der Außendurchmesser der Außenumfangswand 129 des hydraulisch betätigten Ventilkörpers 220. Der zweite Wandabschnitt 26b weist in radialer Richtung zur Außenumfangswand 139 des zweiten Steuerventilkörpers 230 mit geringem Durchmesser. Der Innendurchmesser des zweiten Wandabschnitts 26b ist definiert als etwas kleiner als der Innendurchmesser des ersten Wandabschnitts 26a und etwas größer als der Außendurchmesser des Druckelements 242.
Ebenfalls im Ventilmechanismus 200 der zweiten Ausführungsform kann der hydraulisch betätigte Ventilkörper 220 den Einlassöffnungsabschnitt 27 schließen. Darüber hinaus kann der Ventilmechanismus 200 den Druckabfall der Drucksteuerkammer 240 durch Ändern des Strömungskanalbereichs des Kommunikationskanals 221 durch Erhöhen oder Verringern der Antriebsenergiezufuhr zur Antriebseinheit 30 ändern. Gemäß der obigen Konfiguration können auch in der zweiten Ausführungsform die gleichen Effekte wie in der ersten Ausführungsform erreicht werden, und das Umschalten der Einspritzratencharakteristik und die Verbesserung des Ansprechverhaltens der Einspritzung können miteinander kompatibel gemacht werden, wobei eine Erhöhung der Anzahl und Belastung der Antriebseinheiten 30 reduziert wird.
Darüber hinaus ist der Kommunikationskanal 221 gemäß der zweiten Ausführungsform nicht im hydraulisch betätigten Ventilkörper 220, sondern im ersten Steuerventilkörper 210 und im zweiten Steuerventilkörper 230 ausgebildet. Auf diese Weise kann bei Wegfall der Bereitstellung des Kommunikationskanals 221 zum hydraulisch betätigten Ventilkörper 220 der Außendurchmesser des hydraulisch betätigten Ventilkörpers 220 gegenüber der Konfiguration, in der der Kommunikationskanal vorgesehen ist, leicht reduziert werden. Gemäß der obigen Konfiguration kann das Ansprechverhalten der Düsennadel 50 durch Reduzieren des Volumens der Drucksteuerkammer 240 durch Reduzieren des Innendurchmessers des ersten Wandabschnitts 26a des Ventilkörperaufnahmeraums 241 sichergestellt werden.
Wenn der erste Kanalabschnitt 212 und der zweite Kanalabschnitt 238 wie im Kommunikationskanal 221 der zweiten Ausführungsform in Reihe geschaltet sind, werden die Verbindung und Trennung der Kanalabschnitte 212 und 238 durch die Verschiebung des zweiten Steuerventilkörpers 230 durch den ersten Steuerventilkörper 210 geschaltet. Wenn also die Strömungskanalbereiche der Kanalabschnitte 212 und 238 auf gegenseitig unterschiedliche Größen eingestellt sind, kann der Strömungskanalbereich des Kommunikationskanals 221 durch die Steuerung einer Antriebseinheit 30 verändert werden, ohne die Anzahl der Antriebseinheiten 30 zu erhöhen.
Weiterhin werden gemäß der zweiten Ausführungsform der erste Kanalabschnitt 212 und der zweite Kanalabschnitt 238 in den jeweiligen Zentren des ersten Steuerventilkörpers 210 und des zweiten Steuerventilkörpers 230 gebildet und sind nicht exzentrisch zu den jeweiligen Zentren. Mit der vorstehend beschriebenen Anordnung ist es einfach, eine hohe Genauigkeit in der Formationsposition des jeweiligen Kanalabschnitts 212 und 238 zum Zeitpunkt der Formung zum Bilden des jeweiligen Kanalabschnitts 212 und 238 im ersten Steuerventilkörper 210 und im zweiten Steuerventilkörper 230 aufrechtzuerhalten.
Darüber hinaus steuert im ersten Drosselzustand gemäß der zweiten Ausführungsform die Öffnung 239 mit kleinem Durchmesser die Auslassdurchflussrate und im zweiten Drosselzustand die Öffnung 213 mit großem Durchmesser die Auslassdurchflussrate. Wie vorstehend beschrieben, steuert der Kommunikationskanal 221 auch bei geschaltetem Drosselzustand die Auslassdurchflussrate des Kraftstoffs an einer bestimmten Öffnung. Wenn die Auslassdurchflussrate durch eine Mehrzahl von Öffnungen gesteuert wird, wirkt sich die Veränderung des Drosselbereiches jeder Öffnung auf die Auslassdurchflussrate aus. Wenn also die Auslassdurchflussrate durch eine Öffnung gesteuert wird, reduziert sich die Abweichung im Drosselbereich im Vergleich zu einer Konfiguration, bei der eine Mehrzahl von Öffnungen durchströmt werden. Daher kann der Kommunikationskanal 221 die Auslassdurchflussrate in jedem Drosselzustand genau steuern. Gemäß der zweiten Ausführungsform entspricht das Druckelement 242 einem zylindrischen Element.
(Andere Ausführungsformen)
Obwohl mehreren Ausführungsformen vorstehend beschrieben wurden, wird die vorliegende Offenbarung nicht als auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ausgelegt und kann auf verschiedene Ausführungsformen und Kombinationen der Ausführungsformen in einem Umfang angewendet werden, der nicht vom Geist der vorliegenden Offenbarung abweicht.
Der erste Steuerventilkörper der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist stationär in einem Zustand, in dem er im Niedergeschwindigkeits-Ventilöffnungsmodus gegen den zweiten Steuerventilkörper anliegt. Darüber hinaus ruht der zweite Steuerventilkörper im Hochgeschwindigkeits-Ventilöffnungsmodus in einem Zustand, in dem es an der Hubeinstellscheibe anliegt. Der erste Steuerventilkörper, der sich im geöffneten Zustand des Ventils im Niedergeschwindigkeits-Ventilöffnungsmodus befindet, kann jedoch in einem Zustand, in dem er nicht an den zweiten Steuerventilkörper angrenzt, stationär sein. Ebenso kann der zweite Steuerventilkörper im Ventilöffnungszustand im Hochgeschwindigkeits-Ventilöffnungsmodus in einem Zustand, in dem es nicht an der Hubeinstellscheibe anliegt, stationär sein. Die Abmessungen des ersten Spaltes und des zweiten Spaltes können entsprechend geändert werden.
Der Ventilkörperaufnahmeraum der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist in einer mehrstufigen säulenförmigen Form entsprechend der Form des Ventilmechanismus ausgebildet. Die Form der Drucksteuerkammer einschließlich des Ventilkörperaufnahmeraums kann jedoch entsprechend geändert werden. So kann beispielsweise der Ventilkörperaufnahmeraum ein einfacher säulenförmiger Raum sein. Weiterhin darf die Drucksteuerkammer nicht in einen Ventilkörperaufnahmeraum und einen Druckwirkungsraum unterteilt werden.
Der erste Steuerventilkörper der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist unterteilt in ein Ventilschließelement und ein Fittingelement. Der erste Steuerventilkörper kann jedoch beispielsweise durch ein einzelnes Säulenelement gebildet werden, das sowohl ein Ventilschließelement als auch einen Fittingabschnitt aufweist. Darüber hinaus können die erste Hubeinstellscheibe und die zweite Hubeinstellscheibe der ersten Ausführungsform und die Hubeinstellscheibe der zweiten Ausführungsform gegebenenfalls entfallen. Ebenso kann eine Konfiguration, die dem zweiten Druckelement der ersten Ausführungsform und dem Druckelement der zweiten Ausführungsform entspricht, gegebenenfalls entfallen.
In einem Modus, in dem das Druckelement zum Drücken des hydraulisch betätigten Ventilkörpers in Ventilschließrichtung weggelassen wird, wird der hydraulisch betätigte Ventilkörper zu einem Zeitpunkt t1, zu dem der erste Steuerventilkörper geöffnet wird, von der Öffnungswand gelöst (siehe 5 und dergleichen). Nach dem Öffnen des ersten Steuerventilkörpers zum Zeitpunkt t1 kann der hydraulisch betätigte Ventilkörper auf einen relativen Unterdruck des Auslassöffnungsabschnitts angezogen werden und an der Öffnungswand sitzen, um den Einlassöffnungsabschnitt zu schließen.
In der ersten vorstehend beschriebenen Ausführungsform wurde die Steuerung zum Umschalten von der Niedergeschwindigkeits-Ventilöffnungsmodus in die Hochgeschwindigkeits-Ventilöffnungsart im Detail als der Schaltventilöffnungsmodus beschrieben. Die Steuerung zum Umschalten vom Hochgeschwindigkeits-Ventilöffnungsmodus in den Niedergeschwindigkeits-Ventilöffnungsmodus kann jedoch auch als Schaltventilöffnungsmodus ausgeführt werden. Darüber hinaus kann auch ein Zeitpunkt, zu dem die Antriebsenergie im Schaltventilöffnungsmodus erhöht oder verringert wird, entsprechend geändert werden. Weiterhin kann während einer Einspritzung eine Mehrfachumschaltung der Antriebsenergie durchgeführt werden.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist ein Beispiel, in dem der Ventilmechanismus oder dergleichen der vorliegenden Offenbarung auf eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung zum Einspritzen eines Leichtöls, wie der Kraftstoff beschrieben wurde, angewendet wird, aber der Ventilmechanismus oder dergleichen der vorliegenden Offenbarung ist auch auf eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung zum Einspritzen eines anderen Kraftstoffs als des Leichtöls anwendbar, zum Beispiel eines Flüssiggaskraftstoffs wie Dimethylether oder dergleichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2017031369 [0001]
JP 2015084315 A [0005]

Claims

Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die konfiguriert ist, um Kraftstoff aus einem Einspritzloch (23) in Richtung einer Brennkammer (2b) einzuspritzen, wobei die Kraftstoffeinspritzvorrichtung das Folgende umfasst: einen Ventilkörper (20) mit dem Einspritzloch, eine Drucksteuerkammer (40, 240), die konfiguriert ist, um mit Kraftstoff gefüllt zu werden, einen Einlasskanal (21a), der konfiguriert ist, um den Kraftstoff in die Drucksteuerkammer strömen zu lassen, und einen Auslasskanal (24a), der konfiguriert ist, um den Kraftstoff aus der Drucksteuerkammer strömen zu lassen, wobei ein Einlassöffnungsabschnitt (27) des Einlasskanals und ein Auslassöffnungsabschnitt (28) des Auslasskanals in einer die Drucksteuerkammer definierende Öffnungswand (25a) geöffnet sind, eine Düsennadel (50), die konfiguriert ist, um in Bezug auf den Ventilkörper entsprechend einer Änderung des Kraftstoffdrucks in der Drucksteuerkammer verschoben zu werden, um das Düsenloch zu öffnen und zu schließen; einen Ventilmechanismus (100, 200), der die Drucksteuerkammer in einen oberen Steuerkammerabschnitt (42), der dem Auslassöffnungsabschnitt zugewandt ist, und einen unteren Steuerkammerabschnitt (43) unterteilt und mindestens einen Kommunikationskanal (121, 221) aufweist, der den oberen Steuerkammerabschnitt mit dem unteren Steuerkammerabschnitt verbindet, wobei der Ventilmechanismus konfiguriert ist, um den Auslassöffnungsabschnitt und den Einlassöffnungsabschnitt zu öffnen und zu schließen und einen Strömungskanalbereich des Kommunikationskanals zu schalten; und eine Antriebseinheit (30), die konfiguriert ist, um den Ventilmechanismus anzutreiben und eine zugeführte Antriebsenergie zu erhöhen und zu verringern, wobei der Ventilmechanismus das Folgende beinhaltet: einen ersten Steuerventilkörper (110, 210), der konfiguriert ist, um durch den Antrieb der Antriebseinheit auf der Öffnungswand aufzusitzen und sich von dieser zu lösen und den Auslassöffnungsabschnitt zu öffnen oder zu schließen; einen hydraulisch betätigten Ventilkörper (120, 220), der auf einer äußeren Umfangsfläche (110f) des ersten Steuerventilkörpers gleitfähig ist, wobei der hydraulisch betätigte Ventilkörper konfiguriert ist, um auf der Öffnungswand durch eine Druckdifferenz, die zwischen dem oberen Steuerkammerabschnitt und dem unteren Steuerkammerabschnitt erzeugt wird, aufzusitzen und sich von ihr zu lösen und den Einlassöffnungsabschnitt zu öffnen oder zu schließen; und einen zweiten Steuerventilkörper (130, 230), der konfiguriert ist, um auf dem hydraulisch betätigten Ventilkörper aufzusitzen und sich von diesem zu lösen, während er von der Antriebseinheit über den ersten Steuerventilkörper angetrieben wird, und um den Kommunikationskanal von einem ersten Drosselzustand auf einen zweiten Drosselzustand umzuschalten, der im Strömungskanalbereich größer ist als der erste Drosselzustand, wobei der hydraulisch betätigte Ventilkörper konfiguriert ist, um den Einlassöffnungsabschnitt durch eine Kraft zu schließen, die vom Kraftstoff im unteren Steuerkammerabschnitt aufgrund einer Verbindung zwischen dem oberen Steuerkammerabschnitt und dem Auslasskanal aufgenommen wird, indem der erste Steuerventilkörper gelöst wird, der Kommunikationskanal konfiguriert ist, um eine Auslassdurchflussrate des Kraftstoffs vom unteren Steuerkammerabschnitt zum Auslasskanal in einem Zustand zu steuern, in dem der hydraulisch betätigte Ventilkörper den Einlassöffnungsabschnitt schließt, und wobei die Antriebseinheit konfiguriert ist: um eine erste Antriebsenergie aufzunehmen, um zu bewirken, dass sich der erste Steuerventilkörper von der Öffnungswand löst, während der Sitz des zweiten Steuerventilkörpers auf dem hydraulisch betätigten Ventilkörper erhalten bleibt, und um zu bewirken, dass der Kraftstoff vom unteren Steuerkammerabschnitt zum Auslasskanal durch den Kommunikationskanal im ersten Drosselzustand strömt, und die Antriebseinheit konfiguriert ist: um eine zweite Antriebsenergie aufzunehmen, die größer als die erste Antriebsenergie ist, um zu bewirken, dass sowohl der erste Steuerventilkörper als auch der zweite Steuerventilkörper gelöst werden, und um den Kraftstoff vom unteren Steuerkammerabschnitt zu dem Auslasskanal durch den Kommunikationskanal im zweiten Drosselzustand fließen zu lassen.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der hydraulisch betätigte Ventilkörper als Kommunikationskanal einen ersten Kommunikationskanal (122) und einen zweiten Kommunikationskanal (124) darin definiert, der erste Kommunikationskanal den oberen Steuerkammerabschnitt und den unteren Steuerkammerabschnitt miteinander verbindet, auch wenn der zweite Steuerventilkörper auf dem hydraulisch betätigten Ventilkörper sitzt, und der zweite Kommunikationskanal den oberen Steuerkammerabschnitt und den unteren Steuerkammerabschnitt miteinander verbindet, indem er den zweiten Steuerventilkörper vom hydraulisch betätigten Ventilkörper löst.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2, wobei ein Strömungskanalbereich des ersten Kommunikationskanals kleiner ist als ein Strömungskanalbereich des zweiten Kommunikationskanals.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste Steuerventilkörper als einen Teil des Kommunikationskanals einen ersten Kanalabschnitt (212) darin definiert, der zweite Steuerventilkörper als einen Teil des Kommunikationskanals einen zweiten Kanalabschnitt (238) definiert, der im Strömungskanalbereich kleiner ist als der erste Kanalabschnitt, wobei darin der Kommunikationskanal konfiguriert ist: um die Auslassdurchflussrate des Kraftstoffs vom unteren Steuerkammerabschnitt zum Auslasskanal durch den zweiten Kanalabschnitt unter Verwendung des zweiten Kanalabschnitts zu steuern, indem der erste Kanalabschnitt und der zweite Kanalabschnitt durch den Sitz des zweiten Steuerventilkörpers auf dem hydraulisch betätigten Ventilkörper miteinander verbunden werden, und um die Auslassdurchflussrate des Kraftstoffs vom unteren Steuerkammerabschnitt zum Auslasskanal unter Verwendung des ersten Kommunikationsabschnitts zu steuern, indem der zweite Kanalabschnitt vom ersten Kanalabschnitt getrennt wird, indem der zweite Steuerventilkörper vom hydraulisch betätigten Ventilkörper gelöst wird.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der zweite Kanalabschnitt in Reihe mit dem ersten Kanalabschnitt in einer Verschieberichtung ausgerichtet ist, in der die Antriebseinheit konfiguriert ist, um den ersten Steuerventilkörper zu verschieben.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei nach dem Schließen des ersten Steuerventilkörpers der hydraulisch betätigte Ventilkörper von der Öffnungswand durch eine vom Hochdruckkraftstoff im Einlasskanal empfangene Kraft durch Verringerung der Druckdifferenz aufgrund des Kraftstoffstroms durch den Kommunikationskanal gelöst wird.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der hydraulisch betätigte Ventilkörper konfiguriert ist, um den zweiten Steuerventilkörper in einer Richtung weg vom ersten Steuerventilkörper durch das Lösen von der Öffnungswand zu verschieben.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der erste Steuerventilkörper mit einem Fittingabschnitt (117) ausgebildet ist, der verschiebbar an dem hydraulisch betätigten Ventilkörper befestigt ist, während zwischen dem oberen Steuerkammerabschnitt und dem unteren Steuerkammerabschnitt ein flüssigkeitsdichter Zustand aufrechterhalten wird.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 8, wobei der erste Steuerventilkörper Folgendes beinhaltet: ein Ventilschließelement (111), das Folgendes beinhaltet einen Verschlussabschnitt (112), der konfiguriert ist, um den Auslassöffnungsabschnitt durch Sitzen auf der Öffnungswand zu schließen, und einen kugelförmigen Abschnitt (113), der in einer teilkugelförmigen Form ausgebildet ist und die Übertragung einer Verschiebung der Antriebseinheit aufnimmt; und ein Fittingelement (115, 215) mit einem konkaven kugelförmigen Kontaktabschnitt (116), der konfiguriert ist, um mit dem Fittingabschnitt und dem kugelförmigen Abschnitt in Kontakt zu kommen und die Verschiebung des Ventilschließelements auf den zweiten Steuerventilkörper zu übertragen.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Ventilmechanismus ferner ein Druckelement (141) beinhaltet, das den ersten Steuerventilkörper in eine Richtung drückt, um den Auslassöffnungsabschnitt zu schließen.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 10, wobei das Druckelement in einem anderen Raum als dem oberen Steuerkammerabschnitt in der Drucksteuerkammer untergebracht ist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Ventilmechanismus ferner ein Zwischenelement (143) beinhaltet, das konfiguriert ist, um eine Druckkraft des in dem anderen Raum als dem oberen Steuerkammerabschnitt aufgenommenen Druckelements auf den ersten Steuerventilkörper zu übertragen, der zumindest teilweise in dem oberen Steuerkammerabschnitt untergebracht ist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Ventilmechanismus ferner ein zylindrisches Element (142, 242) in einer zylindrischen Form beinhaltet und konfiguriert ist, um den hydraulisch betätigten Ventilkörper in eine Richtung zu drücken, um den Einlassöffnungsabschnitt zu schließen, und der zweite Steuerventilkörper in einer radial inneren Seite des zylindrischen Elements untergebracht ist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Drucksteuerkammer aufweist: einen Ventilkörperaufnahmeraum (41, 241), der den Ventilmechanismus aufnimmt; einen Druckwirkungsraum (44), der konfiguriert ist, um einen Kraftstoffdruck auf die Düsennadel auszuüben; und einen Drucksteuerkommunikationskanal (46), der konfiguriert ist, um zwischen dem Ventilkörperaufnahmeraum und dem Druckwirkungsraum zu kommunizieren, um zu bewirken, dass ein Kraftstoffdruck in dem Druckwirkungsraum einem Kraftstoffdruck in dem Ventilkörperaufnahmeraum folgt.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 14, wobei der Ventilkörperaufnahmeraum sich in einem säulenförmigen Raum befindet, der hydraulisch betätigte Ventilkörper eine zylindrische erste äußere Umfangswand (129) aufweist, der zweite Steuerventilkörper eine zweite äußere Umfangswand (139) aufweist, die im Außendurchmesser kleiner ist als die erste äußere Umfangswand, und ein Innendurchmesser eines ersten Wandabschnitts (26a) einer säulenförmigen inneren Umfangswand (26), die den Ventilkörperaufnahmeraum definiert, der der ersten äußeren Umfangswand in radialer Richtung zugewandt ist, größer ist als ein Innendurchmesser eines zweiten Wandabschnitts (26b), der der zweiten äußeren Umfangswand in radialer Richtung zugewandt ist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, wobei ein Volumen des Druckwirkungsraumes kleiner ist als ein Volumen des Ventilkörperaufnahmeraums.