-
Querverweis auf verwandte Anmeldung
-
Diese Anmeldung basiert auf der Japanischen Patentanmeldung mit der Nr.
2018-134 991 , eingereicht am 18. Juli 2018, deren Offenbarung hierin durch Bezugnahme mit aufgenommen wird.
-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil, welches Kraftstoff einspritzt.
-
Hintergrund
-
Das Kraftstoffeinspritzventil beinhaltet einen Ventilkörper, ein Nadelventil, ein erstes und zweites Steuerventil und einen ersten und zweiten Aktuator. Der Ventilkörper weist ein Einspritzloch auf, das an einem unteren Ende des Ventilkörpers ausgebildet ist. Das Nadelventil ist derart vorgesehen, dass dieses in einer Richtung von oben nach unten innerhalb des Ventilkörpers versetzt werden kann bzw. versetzbar ist, und bewegt sich abwärts bzw. nach unten, um das Einspritzloch zu schließen, und bewegt sich aufwärts bzw. nach oben, um das Einspritzloch zu öffnen. Eine Gegendruckkammer ist oberhalb des Nadelventils innerhalb des Ventilkörpers vorgesehen. Das Nadelventil bewegt sich durch eine Erhöhung des internen Drucks der Gegendruckkammer nach unten, und bewegt sich durch eine Verringerung des internen Drucks der Gegendruckkammer nach oben. Beide Steuerventile sind innerhalb des Ventilkörpers vorgesehen und in einer Richtung von oben nach unten beweglich, um so den Druck in der Gegendruckkammer zu steuern. Der erste Aktuator treibt das erste Steuerventil an. Der zweite Aktuator treibt das zweite Steuerventil an.
-
In Patentliteratur 1 ist in einem derartigen Kraftstoffeinspritzventil das erste Steuerventil innerhalb des zweiten Steuerventils arrangiert, um so koaxial zu dem zweiten Steuerventil zu sein. Entsprechend kann eine Raumersparnis des Steuerventils erzielt werden. Ferner ist der erste Aktuator innerhalb des zweiten Aktuators arrangiert, um so koaxial zu dem zweite Aktuator zu sein. Entsprechend kann eine Raumersparnis des Aktuators erzielt werden.
-
Literatur zum Stand der Technik
-
Patentliteratur
-
Patentliteratur 1:
JP 2000-297 719 A -
Kurzfassung der Erfindung
-
In der Patentliteratur 1 ist eine Ausdehnung eines Oberflächenbereichs vom magnetischen Pol des ersten Aktuators nach außen beschränkt, da der erste Aktuator innerhalb des zweiten Aktuators arrangiert ist, und eine Ausdehnung eines Oberflächenbereichs vom magnetischen Pol des zweiten Aktuators nach innen ist beschränkt. Im Ergebnis ist die Antriebskraft des Aktuators ebenfalls beschränkt. Daher wird eine Anwendung auf ein Hochdruckkraftstoffsystem schwierig.
-
Die vorliegende Offenbarung ist in Hinblick auf die vorstehenden Umstände getätigt worden, und es ist eine Aufgabe, eine Anwendung eines Kraftstoffeinspritzventils auf ein Hochdruckkraftstoffsystem zu erleichtern, indem ein Raum vorgesehen wird, um eine Fläche und eine Antriebskraft eines ersten Aktuators oder eines zweiten Aktuators zu erhöhen, während eine Raumersparnis des ersten und zweiten Aktuators erzielt wird.
-
Ein Kraftstoffeinspritzventil der vorliegenden Offenbarung beinhaltet einen Ventilkörper, der an einem Ende des Ventilkörpers, das in einer ersten Richtung gewandt ist, ein Einspritzloch aufweist, und ein Nadelventil, das innerhalb des Ventilkörpers vorgesehen und in einer axialen Richtung beweglich ist, welche sowohl die erste Richtung als auch eine zweite Richtung beinhaltet, die entgegengesetzt zu der ersten Richtung verläuft. Das Nadelventil schließt das Einspritzloch gemäß einer Bewegung des Nadelventils in der ersten Richtung, und das Nadelventil öffnet das Einspritzloch gemäß einer Bewegung des Nadelventils in der zweiten Richtung. Eine Gegendruckkammer ist derart innerhalb des Ventilkörpers vorgesehen, dass das Nadelventil der Gegendruckkammer in der zweiten Richtung zugewandt angeordnet ist. Eine Erhöhung hinsichtlich eines internen Drucks der Gegendruckkammer bewirkt bzw. verursacht die Bewegung des Nadelventils in der ersten Richtung, und eine Verringerung hinsichtlich eines internen Drucks der Gegendruckkammer verursacht die Bewegung des Nadelventils in der zweiten Richtung. Das Kraftstoffeinspritzventil beinhaltet ein erstes Steuerventil, das innerhalb des Ventilkörpers vorgesehen ist und dazu konfiguriert, den internen Druck der Gegendruckkammer zu steuern, ein zweites Steuerventil, das innerhalb des Ventilkörpers vorgesehen ist und dazu konfiguriert ist, den internen Druck der Gegendruckkammer zu steuern, einen ersten Aktuator, der dazu konfiguriert ist, das erste Steuerventil zu steuern, und einen zweiten Aktuator, der dazu konfiguriert ist, das zweite Steuerventil zu steuern.
-
Das zweite Steuerventil ist in der axialen Richtung länger als das erste Steuerventil. Eine Richtung, die orthogonal zu der axialen Richtung verläuft, ist als eine seitliche Richtung definiert, und ein Teil des zweiten Steuerventils ist in der seitlichen Richtung Seite an Seite mit zumindest einem Teil des ersten Steuerventils arrangiert. Ein Ende des zweiten Steuerventils, das in der zweiten Richtung gewandt ist, befindet sich in der zweiten Richtung von einem Ende des ersten Steuerventils in der zweiten Richtung entfernt. Der zweite Aktuator befindet sich in der zweiten Richtung von dem ersten Aktuator entfernt. Ein Teil des zweiten Aktuators überlappt zumindest einen Teil des ersten Aktuators, wenn dieser in einer Draufsicht entlang der axialen Richtung betrachtet wird.
-
Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist der zweite Aktuator, der das zweite Steuerventil 52 antreibt, in einem Bereich arrangiert, der in der zweiten Richtung von dem ersten Aktuator entfernt angeordnet ist, der das erste Steuerventil antreibt, während das zweite Steuerventil in der seitlichen Richtung Seite an Seite mit dem ersten Steuerventil arrangiert ist, da das zweite Steuerventil länger ist als das erste Steuerventil 51. Entsprechend werden der erste Aktuator 53 und der zweite Aktuator 54 daran gehindert, sich gegenseitig zu stören, und ein Teil des zweiten Aktuators 54 überlappt in der Draufsicht den ersten Aktuator 53. Daher ist es einfach, einen Oberflächenbereich vom magnetischen Pol des ersten Aktuators oder des zweiten Aktuators zu erhöhen und eine Antriebskraft zu erhöhen, während die Räume des ersten und zweiten Aktuators gespart werden. Daher wird es einfach, dass dieser für ein Hochdruckkraftstoffsystem verwendet wird.
-
Figurenliste
-
Die vorstehende und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen deutlich werden. Es zeigt/es zeigen:
- 1 eine frontale Schnittansicht, die ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt;
- 2 eine vergrößerte frontale Schnittansicht eines Teils des Kraftstoffeinspritzventils von 1;
- 3 eine Schnitt-Draufsicht des Kraftstoffeinspritzventils von 2;
- 4 eine Schnittansicht des Kraftstoffeinspritzventils von 3, wobei der Schnitt bei einem Winkel vorgenommen worden ist, der sich von dem von 2 unterscheidet;
- 5 eine Ansicht, die eine Anordnung eines Steuerventils und eines Aktuators eines ersten Vergleichsbeispiels zeigt;
- 6 eine Ansicht, die eine Anordnung eines Steuerventils und eines Aktuators eines zweiten Vergleichsbeispiels zeigt; und
- 7 eine Ansicht, die eine Anordnung eines Steuerventils und eines Aktuators der ersten Ausführungsform zeigt.
-
Detaillierte Beschreibung
-
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es ist zu beachten, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die Ausführungsformen beschränkt ist und mit einer geeigneten Modifikation umgesetzt werden kann, ohne sich von dem Grundgedanken der Offenbarung zu entfernen.
-
Erste Ausführungsform
-
1 zeigt eine frontale Schnittansicht, die ein Kraftstoffeinspritzventil 93 gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt. Das Kraftstoffeinspritzventil 93 ist in einem Kraftstoffeinspritzsystem 90 vorgesehen, welches auf eine Maschine eines Automobils angewendet wird. Ein Flüssigkraftstoff wie beispielsweise Dieselkraftstoff, Benzin, ein Ethanol oder ein Gemisch daraus kann als ein Kraftstoff für die Maschine verwendet werden.
-
Das Kraftstoffeinspritzsystem 90 beinhaltet einen Druckakkumulator 91, ein Hochdruckrohr 92, ein Kraftstoffeinspritzventil 93 und eine ECU 94. Dem Druckakkumulator 91 wird ausgehend von einer (nicht näher dargestellten) Hochdruckpumpe Hochdruckkraftstoff zugeführt. Der Druckakkumulator 91 hält darin einen Hochdruckkraftstoff in einem Hochdruckzustand. Jedes Kraftstoffeinspritzventil 93 (in 1 wird lediglich eines gezeigt) ist über ein entsprechendes Hochdruckrohr 92 mit dem Druckakkumulator 91 verbunden.
-
Das Kraftstoffeinspritzventil 93 beinhaltet einen Ventilkörper 20, ein Nadelventil 31, ein erstes Steuerventil 51, ein zweites Steuerventil 52, einen ersten Aktuator 53 und einen zweiten Aktuator 54. In der folgenden Beschreibung wird in Übereinstimmung mit den Zeichnungen eine der Längsrichtungen (axiale Richtung) des Nadelventils 31 als eine Richtung nach unten bezeichnet und die andere der Längsrichtungen wird als eine Richtung nach oben bezeichnet. Allerdings kann das Kraftstoffeinspritzventil 93 in einer beliebigen Richtung arrangiert sein. Die Längsrichtungen können zum Beispiel schräg zu der Richtung von oben nach unten verlaufen, oder die Längsrichtungen können parallel zu der horizontalen Richtung verlaufen. Die Richtung nach unten bei der vorliegenden Ausführungsform entspricht einer ersten Richtung bei der vorliegenden Offenbarung, und die Richtung nach oben bei der vorliegenden Ausführungsform entspricht einer zweiten Richtung bei der vorliegenden Offenbarung. Überdies wird eine Richtung, die orthogonal zu den Längsrichtungen verläuft, (Richtung von oben nach unten) des Nadelventils 31 nachfolgend als eine seitliche Richtung bezeichnet.
-
Der Ventilkörper 20 beinhaltet in einer Reihenfolge ausgehend von dem Boden einen Düsenkörper 24, eine Steuerkammerplatte 23, eine Mündungsplatte 22 und einen Injektorkörper 21. Der Düsenkörper 24, die Steuerkammerplatte 23 und die Mündungsplatte 22 sind durch eine Haltemutter 29 an einem unteren Teil des Injektorkörpers 21 befestigt.
-
Der Düsenkörper 24 ist ein rohrförmiges Bauteil, das sich nach oben öffnet, und weist an dessen unterem Ende ein Einspritzloch 34 auf. Das Nadelventil 31 wird so in den Düsenkörper 24 eingesetzt, dass dieses in einer Richtung von oben nach unten versetzt werden kann. Ein Teil einer inneren peripheren Oberfläche des Düsenkörpers 24 bildet eine Führung 38 aus, die eine äußere periphere Oberfläche des Nadelventils 31 verschiebbar kontaktiert und dadurch das Nadelventil 31 in der Richtung von oben nach unten führt. Das Nadelventil 31 bewegt sich nach unten, um das Einspritzloch 34 zu schließen, und bewegt sich nach oben, um das Einspritzloch 34 zu öffnen. Der Ventilkörper 20 weist darin einen Hochdruckdurchlass 13, eine Steuerkammer 46, eine Gegendruckkammer 36 und einen Niederdruckdurchlass 58 auf.
-
Der Druckakkumulator 91 führt dem Injektorkörper 21 durch das Hochdruckrohr 92 einen Hochdruckkraftstoff zu, und anschließend wird der Hochdruckkraftstoff durch den Hochdruckdurchlass 13 zu dem Einspritzloch 34 geschickt. Der Hochdruckdurchlass 13 erstreckt sich durch den Injektorkörper 21, die Mündungsplatte 22 und die Steuerkammerplatte 23 zu dem Düsenkörper 24. Ferner bildet ein Spalt zwischen der inneren peripheren Oberfläche des Düsenkörpers 24 und dem Nadelventil 31 zudem einen Teil des Hochdruckdurchlasses 13 aus. Ein Schnittabschnitt 37 zum Sichern des Hochdruckdurchlasses 13 ist zwischen einem Teil des Nadelventils 31 und einem Teil der Führung 38 vorgesehen, die verschiebbar miteinander in Kontakt stehen.
-
Der Niederdruckdurchlass 58 ist ein Durchlass zum Freigeben der Drücke in der Gegendruckkammer 36 und der Steuerkammer 46, und ist in dem Injektorkörper 21 vorgesehen.
-
2 zeigt ein Diagramm, in welchem ein Teil von 1 vergrößert ist. Genauer gesagt zeigt 3 eine Schnittansicht, wobei der Schnitt entlang der Linie III-III von 2 vorgenommen worden ist, und 2 zeigt eine Schnittansicht, wobei der Schnitt entlang der Linie II-II von 3 vorgenommen worden ist.
-
Die Gegendruckkammer 36 ist oberhalb des Nadelventils 31 innerhalb des Düsenkörpers 24 vorgesehen. Genauer gesagt ist ein Zylinder 35 an einen oberen Teil des Nadelventils 31 gepasst, und zwischen dem Zylinder 35 und dem Nadelventil 31 ist eine Nadelventilfeder 32 vorgesehen. Die Nadelventilfeder 32 drückt das Nadelventil 31 nach unten, und entsprechend wird eine Reaktionskraft erzeugt, um den Zylinder 35 nach oben zu drücken. Diese Drückkraft bewirkt, dass der Zylinder 35 gegen die Steuerkammerplatte 23 gedrückt wird. Ein Raum, der durch die Steuerkammerplatte 23, den Zylinder 35 und das Nadelventil 31 umgeben ist, bildet die Gegendruckkammer 36 aus. Das Nadelventil 31 bewegt sich durch eine Erhöhung des internen Drucks der Gegendruckkammer 36 nach unten, und das Nadelventil 31 bewegt sich durch eine Verringerung des internen Drucks der Gegendruckkammer 36 nach oben.
-
Eine Aussparung ist auf der Steuerkammerplatte 23 vorgesehen und öffnet sich nach oben, und die Öffnung der Aussparung wird durch die Mündungsplatte 22 geschlossen. Entsprechend wird die Steuerkammer 46 ausgebildet. Die Steuerkammer 46 steht über einen Verbindungspfad 47, der in der Steuerkammerplatte 23 vorgesehen ist, mit der Gegendruckkammer 36 in Verbindung. An dem unteren Endteil der Mündungsplatte 22 ist eine Aussparung vorgesehen, und die Aussparung öffnet sich nach unten und bildet eine Zwischenkammer 26 aus. Ein erster Ausströmdurchlass 25 ist so vorgesehen, um ausgehend von einer Deckenoberfläche der Aussparung (d. h. einer Zwischenkammer 26) zu einer oberen Endoberfläche der Mündungsplatte 22 zu durchdringen. Die Zwischenkammer 26 und der Niederdruckdurchlass 58 stehen durch den ersten Ausströmdurchlass 25 miteinander in Verbindung. Die Aussparung, welche die Zwischenkammer 26 ausbildet, fungiert als eine Druckkammer, indem deren Öffnung geschlossen wird. Ferner ist die ringförmige Nut 16 auf der unteren Endoberfläche der Mündungsplatte 22 um die Zwischenkammer 26 vorgesehen. Die ringförmige Nut 16 weist eine ringförmige Form auf und ist nach unten gewandt. Überdies ist die Mündungsplatte 22 mit dem zweiten Ausströmdurchlass 27 vorgesehen, der sich in der Richtung von oben nach unten durch diese hindurch erstreckt. Der zweite Ausströmdurchlass 27 verbindet die Steuerkammer 46 mit dem Niederdruckdurchlass 58, und der zweite Ausströmdurchlass 27 ist mit der Ausströmdurchlassmündung 27a vorgesehen.
-
Die Steuerkammer 46 haust ein angetriebenes Ventil 41, dass in der Richtung von oben nach unten versetzbar bzw. verschiebbar sein soll, und eine Feder 45 des angetriebenen Ventils, die das angetriebene Ventil 41 nach oben drückt, ein. Wenn das angetriebene Ventil 41 eine Deckenoberfläche der Steuerkammer 46 kontaktiert, schließt das angetriebene Ventil 41 die Öffnung der Zwischenkammer 26 und die Öffnung der ringförmigen Nut 16. Das angetriebene Ventil 41 weist einen Verbindungsdurchlass 42 auf, durch welchen die Steuerkammer 46 mit der Zwischenkammer 26 in Verbindung steht. Der Verbindungsdurchlass 42 ist mit einer Verbindungsdurchlassmündung 42a vorgesehen. Andererseits ist der erste Ausströmdurchlass 25 nicht mit einer Mündung vorgesehen. Daher wird ein Hochdruckkraftstoff, der durch die Verbindungsdurchlassmündung 42a in die Zwischenkammer 26 strömt, rasch aus dem ersten Ausströmdurchlass 25, der keine Mündung aufweist, in den Niederdruckdurchlass 58 abgeführt, wenn das angetriebene Ventil 41 mit der Deckenoberfläche der Steuerkammer 46 in Kontakt steht und die obere Öffnung des ersten Ausströmdurchlasses 25 offen ist. Andererseits wird ein Hochdruckkraftstoff, der durch die Verbindungsdurchlassmündung 42a in die Zwischenkammer 26 strömt, in der Zwischenkammer 26 angesammelt, und dadurch erhöht sich der Druck in der Zwischenkammer 26, wenn das angetriebene Ventil 41 mit der Deckenoberfläche der Steuerkammer 46 in Kontakt steht und die obere Öffnung des ersten Ausströmdurchlasses 25 geschlossen ist.
-
4 zeigt eine Querschnittsansicht, wobei der Schnitt entlang einer Linie IV-IV von 3 vorgenommen worden ist. Ein Injektorkörper 21, die Mündungsplatte 22 und die Steuerkammerplatte 23 sind jeweils mit einem Loch vorgesehen, das einen Teil eines Hochdruckdurchlasses 13 ausbildet. Diese Löcher sind in einer Vorderansicht hinter dem Niederdruckdurchlass 58 vorgesehen.
-
Die Mündungsplatte 22 weist einen Einströmdurchlass 14 auf, um zu ermöglichen, dass der Hochdruckkraftstoff in dem Hochdruckdurchlass 13 in die Steuerkammer 46 strömt. Der Einströmdurchlass 14 steht mit der ringförmigen Nut 16 in Verbindung. Der Einströmdurchlass 14 ist mit einer Einströmdurchlassmündung 14a vorgesehen.
-
Wie in 2 gezeigt wird, weist ein unteres Endteil des Injektorkörpers 21 eine erste Gehäuseaussparung 44 auf, die eine zylindrische Form aufweist und sich nach unten öffnet. Die erste Gehäuseaussparung 44 haust ein erstes Steuerventil 51 und einen ersten Aktuator 53 ein.
-
Das erste Steuerventil 51 ist ein Ventil zum Öffnen und Schließen der oberen Öffnung des ersten Ausströmdurchlasses 25. Das erste Steuerventil 51 bewegt sich nach oben, um die obere Öffnung des ersten Ausströmdurchlasses 25 zu öffnen, und bewegt sich nach unten, um die Öffnung zu schließen. Das erste Steuerventil 51 beinhaltet einen Stababschnitt 51b mit einer Stabform, die sich in der Richtung von oben nach unten erstreckt, einen Schirmabschnitt 51a mit einer Schirmform, der an einem oberen Ende des Stababschnitts 51b vorgesehen ist, und einen Ventilabschnitt 51c, der an einem unteren Ende des Stababschnitts 51b angebracht ist. Das erste Steuerventil 51 ist in der Richtung von oben nach unten kürzer als das Nadelventil 31. Ein erstes Stützbauteil 61 ist innerhalb der ersten Gehäuseaussparung 44 angeordnet und lagert den Stababschnitt 51b derart, dass dieser in der Richtung von oben nach unten verschiebbar ist. Genauer gesagt ist das erste Stützbauteil 61 ein rohrförmiges Bauteil, und der Stababschnitt 51b wird innerhalb des Stützbauteils 62 eingesetzt und ist in der Richtung von oben nach unten verschiebbar. Ein Spalt zwischen den jeweiligen Bauteilen innerhalb der ersten Gehäuseaussparung 44 bildet einen Teil des Niederdruckdurchlasses 58.
-
Ein oberer Teil des Ventilabschnitts 51c weist eine halbkugelförmige Form auf, und der halbkugelförmige obere Teil ist in einem halbkugelförmigen konkaven Teil eingehaust, der in einer unteren Endoberfläche des Stababschnitts 51b vorgesehen ist. Dadurch steht der Ventilabschnitt 51c drehbar mit dem unteren Endteil des Stababschnitts 51b in Eingriff. Daher kann diese Neigung zwischen dem Stababschnitt 51b und dem Ventilabschnitt 51c absorbiert werden, selbst wenn zum Beispiel der Stababschnitt 51b aufgrund eines Fehlers hinsichtlich der Abmessungsgenauigkeit, einer Wärmeausdehnung, einer Störung und dergleichen von einer gewünschten Position leicht geneigt angeordnet ist. Daher kann der Ventilabschnitt 51c die obere Öffnung des ersten Ausströmdurchlasses 25 zuverlässig schließen. Der Stababschnitt 51b und der Ventilabschnitt 51c werden in der Richtung von oben nach unten miteinander versetzt. Eine Hublänge des ersten Steuerventils 51 in der Richtung von oben nach unten ist kürzer als eine Hublänge des Nadelventils 31 in der Richtung von oben nach unten.
-
Der erste Aktuator 53 treibt das erste Steuerventil 51 in der Richtung von oben nach unten an, indem dieser auf einen oberen Endabschnitt (d. h. den Schirmabschnitt 51a) des ersten Steuerventils 51 wirkt. Genauer gesagt ist eine erste Steuerventilfeder 55 über dem ersten Steuerventil 51 vorgesehen und drückt das erste Steuerventil 51 nach unten. Der erste Aktuator 53, der eine rohrförmige Form aufweist, ist um die erste Steuerventilfeder 55 vorgesehen. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der erste Aktuator 53 ein Solenoid und zieht das obere Endteil des ersten Steuerventils 51 durch eine magnetische Kraft an, wenn dieser erregt wird, wodurch das erste Steuerventil 51 angehoben wird. Im Ergebnis ist die obere Öffnung des ersten Ausströmdurchlasses 25 geöffnet. Andererseits wird die Anziehung gestoppt und das erste Steuerventil 51 bewegt sich durch eine Drückkraft der ersten Steuerventilfeder 55 nach unten, wenn die Erregung beendet ist. Im Ergebnis ist die obere Öffnung des ersten Ausströmdurchlasses 25 geschlossen. Die Erregung des ersten Aktuators 53 wird durch die ECU 94 gesteuert.
-
Wie in 1 gezeigt wird, weist ein oberes Endteil des Injektorkörpers 21 eine zweite Gehäuseaussparung 48 auf, die eine zylindrische Form aufweist und sich nach oben öffnet. In einer Draufsicht sind die Mittellinie der zweiten Gehäuseaussparung 48 und die Mittellinie der ersten Gehäuseaussparung 44 exzentrisch. Der Injektorkörper 21 ist mit einem Ventilanbringungsloch 49 vorgesehen, das ausgehend von einer Bodenoberfläche der zweiten Gehäuseaussparung 48 zu der unteren Endoberfläche des Injektorkörpers 21 durchdringt.
-
Das zweite Steuerventil 52 ist ein Ventil zum Öffnen und Schließen der oberen Öffnung des zweiten Ausströmdurchlasses 27. Das zweite Steuerventil 52 bewegt sich nach oben, um die obere Öffnung des zweiten Ausströmdurchlasses 27 zu öffnen, und bewegt sich nach unten, um die Öffnung zu schließen. Das zweite Steuerventil 52 beinhaltet einen Stababschnitt 52b mit einer Stabform, die sich in der Richtung von oben nach unten erstreckt, einen Schirmabschnitt 52a mit einer Schirmform, der an einem oberen Ende des Stababschnitts 52b vorgesehen ist, einen Ventilabschnitt 52c, der an einem unteren Ende des Stababschnitts 52b angebracht ist, und einen Ring 52d, der an eine äußere Peripherie des Ventilabschnitts 52c gepasst ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind bei dem zweiten Steuerventil 52 der Schirmabschnitt 52a und ein Stababschnitt 52b integral ausgebildet, und der Ventilabschnitt 52c und der Ring 52d werden von diesen getrennt ausgebildet. Der Schirmabschnitt 52a und der Stababschnitt 52b können als getrennte Körper ausgebildet sein, und anschließend können sie miteinander zusammengefügt werden. Ferner kann der Stababschnitt 52b in der Richtung von oben nach unten in eine Mehrzahl von Bauteilen unterteilt und anschließend zusammengefügt werden.
-
Der Stababschnitt 52b, der Ventilabschnitt 52c und der Ring 52d sind in das Ventilanbringungsloch 49 eingesetzt, und der Schirmabschnitt 52a ist in der zweiten Gehäuseaussparung 48 eingehaust. Daher ist das zweite Steuerventil 52 in der Richtung von oben nach unten in dem Injektorkörper 21 verschiebbar. Das zweite Steuerventil 52 ist in der Richtung von oben nach unten länger als das Nadelventil 31. Eine Hublänge des zweiten Steuerventils 52 in der Richtung von oben nach unten ist kürzer als eine Hublänge des Nadelventils 31 in der Richtung von oben nach unten. Ein zweites Stützbauteil 62 ist innerhalb der zweiten Gehäuseaussparung 48 angeordnet und lagert den oberen Teil des Stababschnitts 52b derart, dass dieser in der Richtung von oben nach unten verschiebbar ist. Genauer gesagt ist das zweite Stützbauteil 62 ein rohrförmiges Bauteil, und der obere Teil des Stababschnitts 52b wird verschiebbar innerhalb des Stützbauteils 62 eingesetzt. Ein Teil der zweiten Gehäuseaussparung 48 unter dem zweiten Stützbauteil 62 bildet einen Teil des Niederdruckdurchlasses 58 aus. Der Ventilabschnitt 52c weist die gleiche Form auf und fungiert als der Ventilabschnitt 51c des ersten Steuerventils 51.
-
Wie in 2 gezeigt wird, bildet ein Spalt zwischen der inneren peripheren Oberfläche des Ventilanbringungslochs 49 und dem Stababschnitt 52b einen Teil des Niederdruckdurchlasses 58. Genauer gesagt ist ein Innendurchmesser des Ventilanbringungslochs 49 etwas größer als ein Außendurchmesser des zweiten Steuerventils 52. Der Ring 52d verhindert, dass der untere Endabschnitt des zweiten Steuerventils 52 auf der inneren peripheren Oberfläche des Ventilanbringungslochs 49 in der seitlichen Richtung gleitet bzw. verschoben wird.
-
Wie in 1 gezeigt wird, befindet sich das untere Ende des zweiten Steuerventils 52 in der Richtung von oben nach unten unter einem Mittelpunkt C1 des Ventilkörpers 20, und das obere Ende des zweiten Steuerventils 52 befindet sich in der Richtung von oben nach unten über dem Mittelpunkt C1 des Ventilkörpers 20. Der Mittelpunkt C1 des Ventilkörpers 20 in der Richtung von oben nach unten ist eine Halbierende eines Liniensegments, die sich ausgehend von der Höhe des unteren Endes des Düsenkörpers 24 zu der Höhe des oberen Endes des Injektorkörpers 21 in der Richtung von oben nach unten erstreckt. Genauer gesagt befindet sich das untere Ende des zweiten Steuerventils 52 in der Richtung von oben nach unten unter einem Mittelpunkt C2 des Injektorkörpers 21, und das obere Ende des zweiten Steuerventils 52 befindet sich in der Richtung von oben nach unten über dem Mittelpunkt C2 des Injektorkörpers 21. Der Mittelpunkt C2 des Injektorkörpers 21 in der Richtung von oben nach unten ist eine Halbierende eines Liniensegments, die sich ausgehend von der Höhe des unteren Endes des Injektorkörpers 21 zu der Höhe des oberen Endes des Injektorkörpers 21 in der Richtung von oben nach unten erstreckt. Noch genauer gesagt befindet sich bei der vorliegenden Ausführungsform das untere Ende des zweiten Steuerventils 52 an dem unteren Endteil des Injektorkörpers 21, und das obere Ende des zweiten Steuerventils 52 befindet sich an dem oberen Endteil des Injektorkörpers 21.
-
Der zweite Aktuator 54 treibt das zweite Steuerventil 52 in der Richtung von oben nach unten an, indem dieser auf einen oberen Endabschnitt (d. h. den Schirmabschnitt 52a) des zweiten Steuerventils 52 wirkt. Genauer gesagt ist eine zweite Steuerventilfeder 56 über dem zweiten Steuerventil 52 vorgesehen und spannt das zweite Steuerventil 52 nach unten vor. Der zweite Aktuator 54, der eine rohrförmige Form aufweist, ist um die zweite Steuerventilfeder 56 vorgesehen. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der zweite Aktuator 54 ein Solenoid und zieht das obere Endteil des zweiten Steuerventils 52 durch eine magnetische Kraft an, wenn dieser erregt wird, wodurch das zweite Steuerventil 52 angehoben wird. Im Ergebnis ist die obere Öffnung des zweiten Ausströmdurchlasses 27 geöffnet. Andererseits wird die Anziehung gestoppt und das zweite Steuerventil 52 bewegt sich durch eine Drückkraft der zweiten Steuerventilfeder 56 nach unten, wenn die Erregung beendet ist. Im Ergebnis ist die obere Öffnung des zweiten Ausströmdurchlasses 27 geschlossen. Der zweite Aktuator 54 ist durch ein Befestigungsbauteil 57 an dem oberen Teil des Injektorkörpers 21 angebracht. Die Erregung des zweiten Aktuators 54 wird durch die ECU 94 gesteuert.
-
Als nächstes werden unter Bezugnahme auf 2 die Funktionen des Kraftstoffeinspritzventils 93 der vorliegenden Ausführungsform beschrieben werden. Grundsätzlich werden ungeachtet dessen, ob das zweite Steuerventil 52 geöffnet oder geschlossen wird, die Drücke innerhalb der Steuerkammer 46 und der Gegendruckkammer 36 niedrig, wenn das erste Steuerventil 51 geöffnet wird, und das Nadelventil 31 bewegt sich nach oben. Allerdings werden die Drücke innerhalb der Steuerkammer 46 und der Gegendruckkammer 36 relativ schnell niedrig, wenn das erste Steuerventil 51 geöffnet wird, während das zweite Steuerventil 52 offen ist. Wenn das erste Steuerventil 51 geöffnet wird, während das zweite Steuerventil 52 geschlossen ist, werden die Drücke in der Steuerkammer 46 und der Gegendruckkammer 36 relativ langsam niedrig. Ferner werden ungeachtet dessen, ob das zweite Steuerventil 52 geöffnet oder geschlossen wird, die Drücke innerhalb der Steuerkammer 46 und der Gegendruckkammer 36 grundsätzlich hoch, wenn das erste Steuerventil 51 geschlossen wird, und das Nadelventil 31 bewegt sich nach unten. Allerdings werden die Drücke innerhalb der Steuerkammer 46 und der Gegendruckkammer 36 relativ schnell hoch, wenn das erste Steuerventil 51 geschlossen ist, während das zweite Steuerventil 52 geschlossen ist. Wenn das erste Steuerventil 51 geschlossen ist und zu der gleichen Zeit das zweite Steuerventil 52 geöffnet ist, werden die Drücke in der Steuerkammer 46 und der Gegendruckkammer 36 relativ langsam hoch. Die Details werden im Folgenden beschrieben.
-
Wenn zumindest das erste Steuerventil 51 geschlossen ist, sind die Drücke in der Steuerkammer 46 und der Gegendruckkammer 36 hoch und das Nadelventil 31 ist am niedrigsten. In diesem Zustand, wenn sowohl das erste Steuerventil 51 als auch das zweite Steuerventil 52 geöffnet werden, wird der Druck in der Steuerkammer 46 durch den Verbindungsdurchlass 42, die Zwischenkammer 26 und den ersten Ausströmdurchlass 25 zu dem Niederdruckdurchlass 58 freigegeben, und wird zudem aus dem zweiten Ausströmdurchlass 27 zu dem Niederdruckdurchlass 58 freigegeben. Daher werden die Drücke innerhalb der Steuerkammer 46 und der Gegendruckkammer 36 relativ schnell niedrig, und das Nadelventil 31 bewegt sich relativ schnell nach oben.
-
Andererseits wird der Druck in der Steuerkammer 46 in dem Zustand, in welchem das Nadelventil 31 am niedrigsten ist, wenn das erste Steuerventil 51 geöffnet ist und während das zweite Steuerventil 52 geschlossen ist, durch den Verbindungsdurchlass 42, die Zwischenkammer 26 und den ersten Ausströmdurchlass 25 zu dem Niederdruckdurchlass 58 freigegeben, wird aber nicht aus dem zweiten Ausströmdurchlass 27 zu dem Niederdruckdurchlass 58 freigegeben. Daher werden die Drücke innerhalb der Steuerkammer 46 und der Gegendruckkammer 36 relativ langsam niedrig, und das Nadelventil 31 bewegt sich relativ langsam nach oben.
-
Wenn zumindest das erste Steuerventil 51 offen ist, sind die Drücke in der Steuerkammer 46 und der Gegendruckkammer 36 niedrig und das Nadelventil 31 ist am höchsten. In diesem Zustand, wenn sowohl das erste Steuerventil 51 als auch das zweite Steuerventil 52 geschlossen werden, wird der Druck zwischen der Steuerkammer 46 und der Zwischenkammer 26 über die Verbindungsdurchlassmündung 42a nicht aus dem ersten Ausströmdurchlass 25 zu dem Niederdruckdurchlass 58 freigegeben. Im Ergebnis erhöht sich der Druck in der Zwischenkammer 26. Aufgrund der Druckerhöhung in der Zwischenkammer 26 wird das angetriebene Ventil 41 nach unten gedrückt, und das angetriebene Ventil 41 wird von der Deckenoberfläche der Steuerkammer 46 getrennt. Daher ist die ringförmige Nut 16 geöffnet und der Hochdruckkraftstoff in dem Hochdruckdurchlass 13 strömt durch den Einströmdurchlass 14 und die ringförmige Nut 16 in die Steuerkammer 46. Zu dieser Zeit sammelt sich der einströmende Hochdruckkraftstoff wie dieser ist in der Steuerkammer 46 und der Gegendruckkammer 36 an, da beide Steuerventile 51 und 52 geschlossen sind. Entsprechend werden die Drücke innerhalb der Steuerkammer 46 und der Gegendruckkammer 36 relativ schnell hoch, und das Nadelventil 31 bewegt sich relativ schnell nach unten.
-
Andererseits wird das angetriebene Ventil 41 in dem Zustand, in welchem das Nadelventil 31 am höchsten ist und zudem dann, wenn das erste Steuerventil 51 geschlossen wird, während das zweite Steuerventil 52 offen ist, durch den gleichen Mechanismus wie vorstehend von der Deckenoberfläche der Steuerkammer 46 getrennt. Somit strömt der Hochdruckkraftstoff in dem Hochdruckdurchlass 13 in die Steuerkammer 46. Daher erhöht sich der Druck in der Steuerkammer 46. Allerdings strömt zu dieser Zeit ein Teil des einströmenden Hochdruckkraftstoffs durch den zweiten Ausströmdurchlass 27 zu dem Niederdruckdurchlass 58 aus, da das zweite Steuerventil 52 offen ist. Daher werden die Drücke innerhalb der Steuerkammer 46 und der Gegendruckkammer 36 relativ langsam hoch, und das Nadelventil 31 bewegt sich relativ langsam nach unten.
-
5(a) zeigt eine Draufsicht, die eine Positionsbeziehung zwischen den zwei Aktuatoren 53 und 54 eines ersten Vergleichsbeispiels zeigt. 5(b) zeigt eine Schnittansicht, wobei der Schnitt entlang einer Linie Vb-Vb von 5(a) vorgenommen worden ist. Das erste Vergleichsbeispiel ist ein Beispiel, bei welchem das zweite Steuerventil 52 und der zweite Aktuator 54 die gleiche Größe haben wie das erste Steuerventil 51 und der erste Aktuator 53, und in der seitlichen Richtung Seite an Seite mit dem ersten Steuerventil 51 und dem ersten Aktuator 53 arrangiert sind. Bei diesem ersten Vergleichsbeispiel muss die Summe der Außendurchmesser der zwei Aktuatoren 53, 54 kleiner sein als die Innendurchmesser des Ventilkörpers 20.
-
6(a) zeigt eine Draufsicht, die eine Positionsbeziehung zwischen den zwei Aktuatoren 53 und 54 eines zweiten Vergleichsbeispiels zeigt. 6(b) zeigt eine Schnittansicht, wobei der Schnitt entlang einer Linie VIb-VIb von 6(a) vorgenommen worden ist. Das zweite Vergleichsbeispiel ist ein Beispiel, bei welchem das erste Steuerventil 51 innerhalb des zweiten Steuerventils 52 angeordnet ist, und der erste Aktuator 53 ist innerhalb des zweiten Aktuators 54 angeordnet. Bei dem zweiten Vergleichsbeispiel ist eine Ausdehnung des ersten Aktuators 53 nach außen durch den zweiten Aktuator 54 beschränkt, und eine Ausdehnung des zweiten Aktuators 54 nach innen ist durch den ersten Aktuator 53 beschränkt.
-
7(a) zeigt eine Draufsicht, die eine Positionsbeziehung zwischen den zwei Aktuatoren 53 und 54 der vorliegenden Ausführungsform zeigt. 7(b) zeigt eine Schnittansicht, wobei der Schnitt entlang einer Linie VIIb-VIIb von 7(a) vorgenommen worden ist. Wie vorstehend beschrieben, sind die Mittellinie der ersten Gehäuseaussparung 44 und die Mittellinie der zweiten Gehäuseaussparung 48 in einer Draufsicht exzentrisch. Daher sind die Mittellinien des ersten Steuerventils 51 und des ersten Aktuators 53, welche in der ersten Gehäuseaussparung 44 eingehaust sind, von den Mittellinien des zweiten Steuerventils 52 und dem zweiten Aktuator 54 exzentrisch, welche in der zweiten Gehäuseaussparung 48 eingehaust sind.
-
Da das zweite Steuerventil 52 länger ist als das erste Steuerventil 51, ist der zweite Aktuator 54, der das zweite Steuerventil 52 antreibt, über dem ersten Aktuator 53 arrangiert, der das erste Steuerventil 51 antreibt, während der untere Teil des zweiten Steuerventils 52 in der seitlichen Richtung Seite an Seite mit dem ersten Steuerventil 51 arrangiert ist. Entsprechend werden der erste Aktuator 53 und der zweite Aktuator 54 daran gehindert, sich gegenseitig zu stören, und ein Teil des zweiten Aktuators 54 überlappt in der Draufsicht den ersten Aktuator 53.
-
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform können die folgenden Effekte erhalten werden. Die Bewegungsgeschwindigkeit nach oben und die Bewegungsgeschwindigkeit nach unten des Nadelventils 31 können gesteuert werden, weil zum Beispiel der erste Ausströmdurchlass 25, der zweite Ausströmdurchlass 27, das erste Steuerventil 51, das zweite Steuerventil 52, der erste Aktuator 53 und der zweite Aktuator 54 vorgesehen sind.
-
Ferner können ein Bereich bzw. eine Fläche des ersten Aktuators 53 oder ein Bereich bzw. eine Fläche des zweiten Aktuators 54 in einfacher Weise erhöht werden, da der zweite Aktuator 53 in der Draufsicht teilweise den ersten Aktuator 54 überlappt. Insbesondere kann der Bereich bzw. die Fläche des zweiten Aktuators 54 in einfacher Weise erhöht werden. Daher ist es einfach, einen Oberflächenbereich vom magnetischen Pol des ersten Aktuators 53 oder des zweiten Aktuators 54 zu erhöhen und eine Antriebskraft zu erhöhen, während die Räume des ersten Aktuators 53 und des zweiten Aktuators 54 gespart werden. Daher wird es einfach, dass das Kraftstoffeinspritzventil für das Hochdruckkraftstoffsystem verwendet wird, selbst falls zum Beispiel das Kraftstoffeinspritzventil die gleiche Größe aufweist wie ein Kraftstoffeinspritzventil, das lediglich einen Aktuator beinhaltet.
-
Das zweite Steuerventil 52 ist länger als das Nadelventil 31, und somit erstreckt sich das zweite Steuerventil 52 zu dem oberen Teil des Injektorkörpers 21. Somit kann der zweite Aktuator 54, der das zweite Steuerventil 52 antreibt, in einfacher Weise über oder an dem oberen Teil des Injektorkörpers 21 arrangiert sein. Es ist einfacher, einen großen Installationsraum für den zweiten Aktuator 54 an oder über dem oberen Teil des Injektorkörpers 21 zu sichern, als an dessen unterem Teil. Somit kann ein Bereich des zweiten Aktuators 54 in einfacher Weise erhöht werden.
-
Ferner ist das erste Steuerventil 51 kürzer als das Nadelventil 31 und weist daher eine kleinere bzw. geringere Masse auf. Daher ist der erste Aktuator 53 relativ klein, kann aber mit einer ausreichend hohen Reaktion gesteuert werden.
-
Ferner dient der Spalt zwischen der inneren peripheren Oberfläche des Ventilanbringungslochs 49 und dem zweiten Steuerventil 52 als der Teil des Niederdruckdurchlasses 58, sodass die Struktur eines Ventilkörpers 20 vereinfacht werden kann.
-
Andere Ausführungsformen
-
Die vorliegende Ausführungsform kann zudem mit den folgenden Modifikationen umgesetzt werden. Der erste Aktuator 53 oder der zweite Aktuator 54 kann zum Beispiel ein Aktuator sein, der ein anderer ist als ein Solenoid, wie beispielsweise ein Piezoaktuator. Ferner kann der zweite Aktuator 54 zum Beispiel an einer Position vorgesehen sein, welche eine andere ist als der obere Endabschnitt, oder über dem Injektorkörper 21.
-
Ferner können zum Beispiel die Durchmesser der Strömungspfade 14, 27, 42 selbst, die diese beinhalten, so reduziert werden, dass die Strömungspfade 14, 27, 42 selbst als Mündungen fungieren können, anstatt jede der Mündungen 14a, 27a, 42a auszubilden.
-
Ferner kann die Längsrichtung des zweiten Steuerventils 52 statt der Anordnung, bei welcher die Längsrichtung des zweiten Steuerventils 52 parallel zu der Längsrichtung (Richtung von oben nach unten) des Nadelventils 31 verläuft, zum Beispiel leicht schräg zu der Längsrichtung des Nadelventils 31 eingestellt sein. Ferner kann statt der Konfiguration, bei welcher das zweite Steuerventil 52 den zweiten Ausströmdurchlass 27 öffnet und schließt, zum Beispiel das zweite Steuerventil 52 den Einströmdurchlass 14 öffnen und schließen.
-
Ferner kann zum Beispiel eine Nut, die sich in der Richtung von oben nach unten erstreckt, in dem Ventilanbringungsloch 49 oder dem zweiten Steuerventil 52 vorgesehen sein, und die Nut kann den Niederdruckdurchlass 58 sichern, anstatt dass der Innendurchmesser des Ventilanbringungslochs 49 größer als der Außendurchmesser des zweiten Steuerventils 52 hergestellt wird. Ferner kann zum Beispiel neben dem Ventilanbringungsloch 49 als ein Teil des Niederdruckdurchlasses 58 ein Loch vorgesehen sein, das sich parallel zu dem Ventilanbringungsloch 49 erstreckt, anstatt dass der Spalt zwischen der inneren peripheren Oberfläche des Ventilanbringungslochs 49 und dem Stababschnitt 52b als ein Teil des Niederdruckdurchlasses 58 ausgebildet wird.
-
Ferner kann zum Beispiel das angetriebene Ventil 41 weggelassen werden. In diesem Fall werden die Drücke in der Steuerkammer 46 und der Gegendruckkammer 36 hoch, wenn sowohl das erste Steuerventil 51 als auch das zweite Steuerventil 52 geschlossen sind. In diesem Zustand, wenn sowohl das erste Steuerventil 51 als auch das zweite Steuerventil 52 geöffnet sind, werden die Drücke relativ schnell niedrig. Wenn lediglich eines geöffnet ist, werden die Drücke relativ langsam niedrig.
-
Ferner überlappt zum Beispiel in 7(a) in der Draufsicht ein Teil des zweiten Aktuators 54 einen Teil des ersten Aktuators 53. Allerdings kann in der Draufsicht ein ganzer Teil des ersten Aktuators 53 einen Teil des zweiten Aktuators 54 überlappen. Ferner ist der untere Abschnitt des zweiten Steuerventils 52 zum Beispiel in 7(b) in der seitlichen Richtung Seite an Seite mit dem ganzen ersten Steuerventil 51 arrangiert, aber der untere Abschnitt des zweiten Steuerventils 52 kann in der seitlichen Richtung Seite an Seite mit lediglich dem oberen Abschnitt des ersten Steuerventils 51 arrangiert sein.
-
Zwar wurde die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf die dazugehörigen Ausführungsformen beschrieben, allerdings darf dies nicht dahingehend ausgelegt werden, dass die Offenbarung sich auf die Ausführungsformen und Konstruktionen beschränkt. Dagegen soll die vorliegende Offenbarung vielmehr auch verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abdecken. Zusätzlich sind die verschiedenen Elemente, die bei verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen gezeigt werden, welche beispielhaft sind, sowie andere Kombinationen und Konfigurationen, die zwar weitere, weniger oder nur ein einziges Element beinhalten, ebenfalls im Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung beinhaltet.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- JP 2018134991 [0001]
- JP 2000297719 A [0005]
