DE112019005927T5

DE112019005927T5 - Kraftstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE112019005927T5
Application number: DE112019005927.0T
Authority: DE
Inventors: Yuki Watanabe; Kouichi Mochizuki; Atsuya Okamoto
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-11-28
Filing date: 2019-10-01
Publication date: 2021-08-05
Also published as: US11300088B2; WO2020110456A1; CN113167203B; CN113167203A; JP2020084914A; JP7167663B2; US20210285412A1

Abstract

Ein Kraftstoffeinspritzventil beinhaltet einen Einspritzloch-Körper (11), der mit einem Einspritzloch (11a) vorgesehen ist, ausgehend von welchem Kraftstoff eingespritzt wird, einen Ventilkörper (20), der mit einer Sitzoberfläche (20s) vorgesehen ist, die von einer Sitzoberfläche (11s) des Einspritzloch-Körpers getrennt und auf diese aufgesetzt ist, und einen Kraftstoffdurchlass (IIb), der zwischen dem Einspritzloch-Körper und dem Ventilkörper vorgesehen ist, der mit einer Einströmmündung (11in) des Einspritzlochs in Verbindung steht, und aufgrund einer Trennung und eines Aufsitzens des Ventilkörpers geöffnet und geschlossen wird. Die Sitzoberfläche ist gekrümmt und ist hin zu der Sitzoberfläche gewölbt. Ein Zustand, in welchem eine Strömungsrate des Kraftstoffs, der ausgehend von dem Einspritzloch eingespritzt wird, auf eine Strömungsrate eingeschränkt wird, die durch einen Spalt zwischen der Sitzoberfläche und der Sitzoberfläche gedrosselt wird, ist als ein Sitzabschnitt-Drosselzustand definiert, und ein Zustand, in welchem die Strömungsrate des Kraftstoffs auf eine Strömungsrate eingeschränkt wird, die durch das Einspritzloch gedrosselt wird, ist als ein Einspritzloch-Drosselzustand definiert. Wenn der Ventilkörper derart betrieben wird, dass dieser ausgehend von einer Ventilschließposition zu einer Vollhubposition geöffnet wird, wird der Sitzabschnitt-Drosselzustand ausgehend von der Ventilschließposition zu einer vorgegebenen Zwischenposition gebracht, und der Einspritzloch-Drosselzustand wird ausgehend von der Zwischenposition zu der Vollhubposition gebracht.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Die vorliegende Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung mit der Nr. 2018-222 657 , eingereicht am 28. November 2018. Die gesamten Offenbarungen aller vorstehenden Anmeldungen sind hierin durch Bezugnahme mit aufgenommen.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil.
Stand der Technik
Patentliteratur 1 offenbart ein Kraftstoffeinspritzventil, das ausgehend von einem Einspritzloch Kraftstoff einspritzt. Das Kraftstoffeinspritzventil beinhaltet einen Einspritzloch-Körper, der mit einem Einspritzloch vorgesehen ist, einen Ventilkörper, der das Einspritzloch öffnet und schließt, und einen elektrischen Aktuator, der den Ventilkörper derart betreibt, dass dieser geöffnet wird.
Literatur zum Stand der Technik
Patentliteratur
Patentliteratur 1: JP-2016-98702-A
Allgemein wird eine Einspritzmenge eines Kraftstoffs, der bei einer Ventilöffnung, die einmal durchgeführt wird, ausgehend von dem Einspritzloch eingespritzt wird, durch die Erregungszeit des elektrischen Aktuators gesteuert. Somit ist es wünschenswert, eine Instrumentenfehlervariation hinsichtlich der Einspritzmenge in Hinblick auf die Erregungszeit derart zu reduzieren, dass die Einspritzmenge mit hoher Genauigkeit gesteuert werden kann.
Kurzfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein Kraftstoffeinspritzventil vorzusehen, das dazu in der Lage ist, eine Instrumentenfehlervariation hinsichtlich einer Einspritzmenge zu reduzieren.
Ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst: einen Einspritzloch-Körper, der ein Einspritzloch aufweist, das dazu konfiguriert ist, um Kraftstoff einzuspritzen; einen Ventilkörper, der eine Sitzoberfläche aufweist, die dazu konfiguriert ist, von einer Sitzoberfläche des Einspritzloch-Körpers getrennt und auf diese aufgesetzt zu sein; und einen Kraftstoffdurchlass zwischen dem Einspritzloch-Körper und dem Ventilkörper, wobei der Kraftstoffdurchlass dazu konfiguriert ist, mit einer Einströmmündung des Einspritzlochs in Verbindung zu stehen, und dazu konfiguriert ist, aufgrund einer Trennung und eines Aufsitzens des Ventilkörpers geöffnet und geschlossen zu werden. Die Sitzoberfläche ist gekrümmt und ist hin zu der Sitzoberfläche gewölbt. Eine Strömungsrate des Kraftstoffs, der ausgehend von dem Einspritzloch eingespritzt wird, wird in einem Sitzabschnitt-Drosselzustand auf eine Strömungsrate eingeschränkt, die durch einen Spalt zwischen der Sitzoberfläche und der Sitzoberfläche gedrosselt wird. Die Strömungsrate des Kraftstoffs wird in einem Einspritzloch-Drosselzustand auf eine Strömungsrate eingeschränkt, die durch das Einspritzloch gedrosselt wird. Wenn der Ventilkörper derart betrieben wird, dass dieser ausgehend von einer Ventilschließposition zu einer Vollhubposition geöffnet wird, wird der Sitzabschnitt-Drosselzustand ausgehend von der Ventilschließposition zu einer vorgegebenen Zwischenposition gebracht, und der Einspritzloch-Drosselzustand wird ausgehend von der Zwischenposition zu der Vollhubposition gebracht.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Kraftstoffeinspritzventil: einen Einspritzloch-Körper, der ein Einspritzloch aufweist, das dazu konfiguriert ist, um Kraftstoff für eine Verbrennung einer Maschine mit interner Verbrennung einzuspritzen; einen Ventilkörper, der eine Sitzoberfläche aufweist, die dazu konfiguriert ist, von einer Sitzoberfläche des Einspritzloch-Körpers getrennt und auf diese aufgesetzt zu sein; und einen Kraftstoffdurchlass zwischen dem Einspritzloch-Körper und dem Ventilkörper, wobei der Kraftstoffdurchlass dazu konfiguriert ist, mit einer Einströmmündung des Einspritzlochs in Verbindung zu stehen, und dazu konfiguriert ist, aufgrund einer Trennung und eines Aufsitzens des Ventilkörpers geöffnet und geschlossen zu werden. Die Sitzoberfläche ist gekrümmt und ist hin zu der Sitzoberfläche gewölbt. Eine Strömungsrate des Kraftstoffs, der ausgehend von dem Einspritzloch eingespritzt wird, wird in einem Sitzabschnitt-Drosselzustand auf eine Strömungsrate eingeschränkt, die durch einen Spalt zwischen der Sitzoberfläche und der Sitzoberfläche gedrosselt wird. In einem Drosselzustand zwischen Sitz und Einspritzloch wird der Kraftstoff auf eine Strömungsrate eingeschränkt, die durch einen Spalt zwischen Sitz und Einspritzloch gedrosselt wird, der ein Abschnitt des Kraftstoffdurchlasses auf einer stromabwärtigen Seite der Sitzoberfläche ist. Wenn der Ventilkörper derart betrieben wird, dass dieser ausgehend von einer Ventilschließposition zu einer Vollhubposition geöffnet wird, wird der Sitzabschnitt-Drosselzustand ausgehend von der Ventilschließposition zu einer vorgegebenen Zwischenposition gebracht, und der Drosselzustand zwischen Sitz und Einspritzloch wird ausgehend von der Zwischenposition zu der Vollhubposition gebracht.
Im Übrigen leckt der Kraftstoff, der in dem Abschnitt (stromabwärtiger Sitzdurchlass) des Kraftstoffdurchlasses auf der stromabwärtigen Seite der Sitzoberfläche verbleibt, aus dem Einspritzloch aus, unmittelbar nachdem das Ventil geschlossen ist, selbst wenn der Ventilkörper auf der Sitzoberfläche aufsitzt (geschlossen ist). Der Kraftstoff, der ausgeleckt ist, wie vorstehend beschrieben, kann an der Außenoberfläche des Einspritzloch-Körpers oder der Innenoberfläche des Einspritzlochs anhaften, sich hinsichtlich der Qualität verschlechtern, und sich als eine Ablagerung ansammeln. Wenn die Ablagerung um die Ausströmmündung des Einspritzlochs angesammelt wird, wird eine Sprühstrahlform oder eine Einspritzmenge des Kraftstoffs, der ausgehend von dem Einspritzloch eingespritzt wird, eine andere als beabsichtigt. Unter Berücksichtigung dieses Punkts ist die Sitzoberfläche bei dem ersten und zweiten Aspekt gekrümmt und ist hin zu der Sitzoberfläche gewölbt. Folglich wird ein Volumen des stromabwärtigen Sitzdurchlasses reduziert, und somit kann die Leckagemenge reduziert werden.
Allerdings besteht eine neue Befürchtung zu den folgenden Problemen, wenn das Volumen des stromabwärtigen Sitzdurchlasses reduziert wird, wie vorstehend beschrieben. Das heißt, wenn der Ventilkörper derart betrieben wird, dass dieser ausgehend von der Ventilschließposition zu der Vollhubposition geöffnet wird, kann sich der Drosselabschnitt, der eine Strömungsrate des Kraftstoffs einschränkt, der ausgehend von dem Einspritzloch eingespritzt wird, in den folgenden drei Stufen gemäß einer Hubposition des Ventilkörpers verändern (vergleiche 11).
Zuerst wird in der ersten Stufe der „Sitzabschnitt-Drosselzustand“, in welchem die Strömungsrate des Kraftstoffs auf eine Strömungsrate eingeschränkt ist, die durch den Spalt zwischen der Sitzoberfläche und der Sitzoberfläche gedrosselt wird, in einer Hubregion ausgehend von der Ventilschließposition zu der vorgegebenen ersten Zwischenposition gebracht. Bei der nächsten zweiten Stufe wird der „Drosselzustand zwischen Sitz und Einspritzloch“, in welchem die Strömungsrate des Kraftstoffs auf eine Strömungsrate eingeschränkt ist, die durch eine Durchlassschnittfläche des stromabwärtigen Sitzdurchlasses gedrosselt wird, welcher der Abschnitt des Kraftstoffdurchlasses auf der stromabwärtigen Seite der Sitzoberfläche ist, in einer Hubregion ausgehend von der ersten Zwischenposition zu der vorgegebenen zweiten Zwischenposition gebracht. Bei der nächsten dritten Stufe wird der „Einspritzloch-Drosselzustand“, in welchem die Strömungsrate des Kraftstoffs auf eine Strömungsrate eingeschränkt ist, die durch eine Durchlassschnittfläche des Einspritzlochs gedrosselt wird, in einer Hubregion ausgehend von der zweiten Zwischenposition zu der Vollhubposition gebracht.
In einem Fall einer Struktur, bei welcher sich der Drosselabschnitt in drei Stufen verändert, wie vorstehend beschrieben, wird eine Instrumentenfehlervariation bei jedem Abschnitt durch eine Instrumentenfehlervariation hinsichtlich einer Einspritzmenge in Hinblick auf die Erregungszeit wiedergespiegelt, und somit erhöht sich die Instrumentenfehlervariation hinsichtlich der Einspritzmenge.
Unter Berücksichtigung dieses Punkts ist das Kraftstoffeinspritzventil gemäß dem ersten Aspekt derart konfiguriert, dass dieses ausgehend von der Ventilschließposition zu der vorgegebenen Zwischenposition in den „Sitzabschnitt-Drosselzustand“ gebracht wird, und wird ausgehend von der Zwischenposition zu der Vollhubposition in den „Einspritzloch-Drosselzustand“ gebracht. Das heißt, der Drosselabschnitt verändert sich in zwei Stufen des „Sitzabschnitt-Drosselzustands“ und des „Einspritzloch-Drosselzustands“. Das Kraftstoffeinspritzventil gemäß dem zweiten Aspekt ist derart konfiguriert, dass dieses ausgehend von der Ventilschließposition zu der Zwischenposition in den „Sitzabschnitt-Drosselzustand“ gebracht wird, und ausgehend von der Zwischenposition zu der Vollhubposition in den „Drosselzustand zwischen Sitz und Einspritzloch“ gebracht wird. Das heißt, der Drosselabschnitt verändert sich in zwei Stufen des „Sitzabschnitt-Drosselzustands“ und des „Drosselzustands zwischen Sitz und Einspritzloch“.
Wie vorstehend beschrieben wird gemäß dem ersten Aspekt und dem zweiten Aspekt eine Instrumentenfehlervariation hinsichtlich einer Einspritzmenge in Hinblick auf die Erregungszeit, da sich der Drosselabschnitt in zwei Stufen verändert, verglichen mit einem Fall reduziert, bei welchem sich der Drosselabschnitt in drei Stufen verändert, wie vorstehend beschrieben.
Figurenliste

1 eine Schnittansicht eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 eine vergrößerte Ansicht eines Einspritzlochabschnitts in 1;
3 eine vergrößerte Ansicht eines beweglichen Kernabschnitts in 1;
4 ein schematisches Diagramm, das einen Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht, in welchem
1. (a) einen Ventilschließzustand veranschaulicht,
2. (b) einen Zustand veranschaulicht, in welchem ein beweglicher Kern, der durch eine magnetische Anziehungskraft bewegt wird, mit einem Ventilkörper zusammenstößt, und
3. (c) einen Zustand veranschaulicht, in welchem der bewegliche Kern, der durch die magnetische Anziehungskraft weiter bewegt wird, mit einem Führungsbauteil zusammenstößt;
5 eine vergrößerte Ansicht von 2, die einen Zustand veranschaulicht, in welchem eine Nadel geöffnet ist;
6 eine Draufsicht, in welcher der Einspritzloch-Körper gemäß der ersten Ausführungsform von einer Seite der Einströmmündung des Einspritzlochs betrachtet wird;
7 eine Schnittansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in welchem sich die Nadel an einer Vollhubposition befindet, bei der ersten Ausführungsform;
8 eine Schnittansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in welchem die Nadel geschlossen ist, bei der ersten Ausführungsform;
9 eine Schnittansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in welchem die Nadel geschlossen ist, bei der ersten Ausführungsform, und ein Diagramm zum Beschreiben eines Aufsitzwinkels;
10 eine Schnittansicht des Einspritzloch-Körpers und der Nadel gemäß der ersten Ausführungsform, und ein Diagramm zum Beschreiben eines Volumens direkt über dem Einspritzloch;
11 ein Diagramm, das Veränderungen hinsichtlich einer Durchlassschnittfläche an sowohl einer Sitzoberfläche, zwischen der Sitzoberfläche und dem Einspritzloch, als auch dem Einspritzloch, wenn sich ein Hubbetrag aufgrund eines Ventilöffnungsbetriebs erhöht, in einem Vergleichsbeispiel der ersten Ausführungsform veranschaulicht;
12 ein Diagramm, das Veränderungen hinsichtlich der Durchlassschnittfläche an sowohl der Sitzoberfläche, zwischen der Sitzoberfläche und dem Einspritzloch, als auch dem Einspritzloch, wenn sich der Hubbetrag aufgrund des Ventilöffnungsbetriebs erhöht, bei der ersten Ausführungsform veranschaulicht;
13 ein Diagramm, das veranschaulicht, dass sich bei der ersten Ausführungsform ein Drosselabschnitt in zwei Stufen verändert, indem eine Durchlassschnittfläche zwischen der Sitzoberfläche und dem Einspritzloch vergrößert wird, wenn das Ventil geschlossen ist;
14 ein Diagramm, das veranschaulicht, dass sich bei der ersten Ausführungsform der Drosselabschnitt in zwei Stufen verändert, indem eine Steigung reduziert wird, bei welcher sich die Durchlassschnittfläche eines Sitzabschnitts aufgrund eines Anhebens vergrößert,
15 ein Diagramm, das veranschaulicht, dass sich bei der ersten Ausführungsform ein Drosselabschnitt in zwei Stufen verändert, indem eine Durchlassschnittfläche des Einspritzlochs reduziert wird;
16 ein Diagramm, das veranschaulicht, dass sich bei einer zweiten Ausführungsform ein Drosselabschnitt in zwei Stufen verändert, indem ein Hubbetrag an einer Vollhubposition reduziert wird;
17 eine Schnittansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in welchem eine Nadel geöffnet ist, bei einer dritten Ausführungsform;
18 eine Schnittansicht eines Einspritzloch-Körpers und einer Nadel gemäß einer vierten Ausführungsform, und ein Diagramm zum Beschreiben einer Form des Einspritzlochs;
19 eine Schnittansicht eines Einspritzloch-Körpers und einer Nadel gemäß einer fünften Ausführungsform, und ein Diagramm zum Beschreiben einer Form des Einspritzlochs;
20 eine Schnittansicht eines Einspritzloch-Körpers und einer Nadel gemäß einer sechsten Ausführungsform, und ein Diagramm zum Beschreiben einer Form des Einspritzlochs;
21 eine Schnittansicht eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß einer siebten Ausführungsform;
22 eine Schnittansicht eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß einer achten Ausführungsform;
23 eine Schnittansicht eines Einspritzlochs, die ein modifiziertes Beispiel der vierten Ausführungsform veranschaulicht.

Beschreibung der Ausführungsformen
Nachfolgend werden mehrere bzw. eine Mehrzahl von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden. Eine wiederholte Beschreibung kann weggelassen werden, indem die entsprechenden Bestandteile bei jeder Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen versehen werden. Wenn bei jeder Ausführungsform lediglich ein Teil einer Konfiguration beschrieben wird, können die Konfigurationen von anderen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen auf verbleibende bzw. restliche Teile der Konfiguration angewendet werden.
Erste Ausführungsform
Ein Kraftstoffeinspritzventil 1, das in 1 veranschaulicht wird, ist an einem Zylinderkopf einer Maschine mit interner Verbrennung vom Zündtyp angebracht, die in einem Fahrzeug montiert ist, und ist von einem Typ mit Direkteinspritzung, der Kraftstoff direkt in eine Brennkammer 2 der Maschine mit interner Verbrennung einspritzt. Ein flüssiger Benzinkraftstoff, der in einem Kraftstofftank im Fahrzeug gespeichert ist, wird durch eine (nicht näher dargestellte) Kraftstoffpumpe beaufschlagt und dem Kraftstoffeinspritzventil 1 zugeführt, und der zugeführte Hochdruckkraftstoff wird ausgehend von einem Einspritzloch 11a, das in dem Kraftstoffeinspritzventil 1 vorgesehen ist, in die Brennkammer 2 eingespritzt.
Das Kraftstoffeinspritzventil 1 ist ein mittig angeordneter Typ, der an der Mitte der Brennkammer 2 angeordnet ist. Genauer gesagt befindet sich das Einspritzloch 11a zwischen einer Ansaugmündung und einer Abgasmündung, wenn diese von einer Achsrichtung eines Kolbens der Maschine mit interner Verbrennung betrachtet werden. Das Kraftstoffeinspritzventil 1 ist derart an dem Zylinderkopf angebracht, dass eine Achsrichtung (vertikale Richtung in 1) des Kraftstoffeinspritzventils 1 parallel zu der Achsrichtung des Kolbens verläuft. Das Kraftstoffeinspritzventil 1 befindet sich auf der Achse des Kolbens oder in der Nähe einer Zündkerze, die sich auf der Achse des Kolbens befindet.
Ein Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils 1 wird durch eine Steuervorrichtung 90 gesteuert, die in dem Fahrzeug montiert ist. Die Steuervorrichtung 90 weist zumindest eine arithmetische Verarbeitungseinheit (Prozessor 90a) und zumindest eine Speichervorrichtung (Speicher 90b) als ein Speichermedium, das Programme und Daten speichert, die durch den Prozessor 90a ausgeführt werden, auf. Das Kraftstoffeinspritzventil 1 und die Steuervorrichtung 90 sehen ein Kraftstoffeinspritzsystem vor.
Ein Beispiel der „Steuervorrichtung“ ist ein Computer, der einen Speicher beinhaltet, der zumindest ein Programm und zumindest einen Prozessor speichert, der das Programm ausführt. In diesem Fall beinhaltet der Computer zumindest einen Prozessorkern, der als CPU bezeichnet wird, oder dergleichen. Der Speicher wird auch als ein Speichermedium bezeichnet. Der Speicher ist ein nicht vorübergehendes und materielles Speichermedium, das „Programme und/oder Daten“, die durch den Prozessor gelesen werden können, nicht-vorübergehend speichert. Das Speichermedium ist durch einen Halbleiterspeicher, eine magnetische Scheibe, eine optische Scheibe oder dergleichen vorgesehen. Das Programm kann als solches verteilt sein oder als ein Speichermedium, auf welchem das Programm gespeichert ist.
Ein Beispiel der „Steuervorrichtung“ ist ein Computer, der digitale Schaltungen, die eine Mehrzahl von logischen Einheiten aufweisen, oder analoge Schaltungen beinhaltet. In diesem Fall wird der Computer als eine logische Schaltungsanordnung oder dergleichen bezeichnet. Die digitalen Schaltungen können einen Speicher beinhalten, der „Programme und/oder Daten“ speichert.
Das Kraftstoffeinspritzventil 1 beinhaltet einen Einspritzloch-Körper 11, einen Hauptkörper 12, einen festen Kern 13, ein nicht-magnetisches Bauteil 14, eine Spule 17, ein Stützbauteil 18, einen Filter 19, ein erstes Federbauteil SP1 (elastisches Bauteil), einen Becher 50, sowie ein Führungsbauteil 60, einen beweglichen Abschnitt M (vergleiche 3) und dergleichen. Der bewegliche Abschnitt M ist ein Baugruppenkörper, in welchen eine Nadel 20 (Ventilkörper), ein beweglicher Kern 30, ein zweites Federbauteil SP2, eine Manschette bzw. Hülse 40 und der Becher 50 zusammengesetzt sind. Der Einspritzloch-Körper 11, der Hauptkörper 12, der feste Kern 13, das Stützbauteil 18, die Nadel 20, der bewegliche Kern 30, die Hülse 40, der Becher 50 und das Führungsbauteil 60 sind aus Metall hergestellt.
Wie in 2 veranschaulicht wird, weist der Einspritzloch-Körper 11 eine Mehrzahl von Einspritzlöchern 11a auf, die einen Kraftstoff einspritzen. Das Einspritzloch 11a wird vorgesehen, indem der Einspritzloch-Körper 11 einer Laserverarbeitung unterzogen wird. Die Nadel 20 befindet sich innerhalb des Einspritzloch-Körpers 11. Ein Kraftstoffdurchlass 11b, der mit einer Einströmmündung 11in des Einspritzlochs 11a in Verbindung steht, ist zwischen einer äußeren bzw. Außenoberfläche der Nadel 20 und einer inneren bzw. Innenoberfläche des Einspritzloch-Körpers 11 vorgesehen. Der Kraftstoffdurchlass 11b ist ein Durchlass, der zwischen dem Einspritzloch-Körper 11 und der Nadel 20 vorgesehen ist und mit der Einströmmündung 11in des Einspritzlochs 11a in Verbindung steht.
Eine Sitzoberfläche 11s, von welcher eine Sitzoberfläche 20s, die auf der Nadel 20 vorgesehen ist, getrennt ist und daran anliegt, ist auf der Innenumfangsoberfläche des Einspritzloch-Körpers 11 vorgesehen. Die Sitzoberfläche 20s und die Sitzoberfläche 11s weisen eine Form auf, die sich in einer ringförmigen Form um die Mittelachse (Achse C1) der Nadel 20 erstreckt. Wenn die Nadel 20 von der Sitzoberfläche 11s getrennt und auf dieser aufgesetzt wird, wird der Kraftstoffdurchlass 11b geöffnet und geschlossen, und somit wird das Einspritzloch 11a geöffnet und geschlossen. Genauer gesagt stehen der Kraftstoffdurchlass 11b und das Einspritzloch 11a nicht miteinander in Verbindung, wenn die Nadel 20 mit der Sitzoberfläche 11s in Kontakt kommt und auf dieser sitzt bzw. an dieser anliegt. Wenn die Nadel 20 sich von der Sitzoberfläche 11s entfernt und von dieser getrennt wird, stehen der Kraftstoffdurchlass 11b und das Einspritzloch 11a anschließend miteinander in Verbindung. In diesem Fall wird Kraftstoff ausgehend von dem Einspritzloch 11a eingespritzt.
Zu der Zeit, zu welcher die Nadel 20 geschlossen ist und die Sitzoberfläche 20s mit der Sitzoberfläche 11s in Kontakt kommt, kommen die Sitzoberfläche 20s und die Sitzoberfläche 11s an einer Sitzposition R1, die in den 7 und 8 durch eine Strich-Strichlinie angezeigt wird, miteinander in Linienkontakt. Danach werden die Nadel 20 und der Einspritzloch-Körper 11 durch eine Drückkraft elastisch verformt und kommen somit in Oberflächenkontakt miteinander, wenn die Sitzoberfläche 20s durch eine elastische Kraft des ersten Federbauteils SP1 gegen die Sitzoberfläche 11s gedrückt wird. Ein Wert, der erhalten wird, indem die Drückkraft durch eine Fläche unterteilt wird, die mit der Oberfläche in Kontakt steht, ist ein Sitzoberflächendruck, und das erste Federbauteil SP1 ist derart eingestellt, dass ein vorgegebener oder höherer Sitzoberflächendruck sichergestellt wird.
Unter erneutem Rückbezug auf 1 weisen der Hauptkörper 12 und das nicht-magnetische Bauteil 14 eine zylindrische Form auf. Ein zylindrisches Ende, das ein Abschnitt auf einer Seite (Seite des Einspritzlochs) des Hauptkörpers 12 ist, der näher an dem Einspritzloch 11a angeordnet ist, wird an den Einspritzloch-Körper 11 geschweißt und an diesem fixiert. Genauer gesagt wird die Außenumfangsoberfläche des Einspritzloch-Körpers 11 auf der Innenumfangsoberfläche des Hauptkörpers 12 montiert. Der Hauptkörper 12 und der Einspritzloch-Körper 11 werden geschweißt. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Außenumfangsoberfläche des Einspritzloch-Körpers 11 in die Innenumfangsoberfläche des Hauptkörpers 12 pressgepasst. Ein zylindrisches Ende, das ein Abschnitt auf einer Seite (Seite gegenüber dem Einspritzloch bzw. Gegenseite des Einspritzlochs) des Hauptkörpers 12 ist, der von dem Einspritzloch 11a entfernt angeordnet ist, wird an das zylindrische Ende des nicht-magnetischen Bauteils 14 geschweißt und an diesem fixiert. Ein zylindrisches Ende des nicht-magnetischen Bauteils 14 auf der Gegenseite des Einspritzlochs ist durch Schweißen an dem festen Kern 13 fixiert.
Ein Mutterbauteil 15 ist in einem Zustand, in welchem dieses mit einem Eingriffsabschnitt 12c des Hauptkörpers 12 in Eingriff steht, an einem Schraubenabschnitt 13N des festen Kerns 13 befestigt. Eine axiale Kraft, die durch diese Befestigung erzeugt wird, verursacht einen Oberflächendruck, durch welchen das Mutterbauteil 15, der Hauptkörper 12, das nicht-magnetische Bauteil 14 und der feste Kern 13 in der Richtung der Achse C1 (vertikale Richtung in 1) aneinander gedrückt werden. Ein derartiger Oberflächendruck kann, anstatt durch Schraubbefestigung, auch durch Presspassen erzeugt werden.
Der Hauptkörper 12 ist aus einem magnetischen Material wie beispielsweise Edelstahl hergestellt und weist darin einen Strömungspfad 12b auf, durch welchen ein Kraftstoff zu dem Einspritzloch 11a strömt. Die Nadel 20 ist in einem Zustand, in welchem diese in der Richtung der Achse C1 beweglich ist, in dem Strömungspfad 12b eingehaust. Der bewegliche Abschnitt M (vergleiche 4), welcher ein Baugruppenkörper ist, in welchen die Nadel 20, der bewegliche Kern 30, das zweite Federbauteil SP2, die Hülse 40 und der Becher 50 zusammengesetzt sind, ist in einem beweglichen Zustand in der beweglichen Kammer 12a eingehaust bzw. aufgenommen.
Der Strömungspfad 12b weist eine Form auf, die mit der stromabwärtigen Seite der beweglichen Kammer 12a in Verbindung steht und sich in der Richtung der Achse C1 erstreckt. Die Mittellinien des Strömungspfads 12b und der beweglichen Kammer 12a fallen mit der zylindrischen Mittellinie (Achse C1) des Hauptkörpers 12 zusammen. Der Abschnitt auf der Seite des Einspritzlochs der Nadel 20 ist durch die Innenwandoberfläche 11c des Einspritzloch-Körpers 11 gleitbar gelagert, und der Abschnitt auf der Gegenseite des Einspritzlochs der Nadel 20 ist durch die Innenwandoberfläche des Bechers 50 gleitbar gelagert. Die zwei Abschnitte, wie beispielsweise das stromaufwärtige Ende und das stromabwärtige Ende der Nadel 20, sind auf diese Weise gleitbar gelagert, und somit ist die Bewegung der Nadel 20 in der radialen Richtung eingeschränkt, und die Neigung der Nadel 20 in Hinblick auf die Achse C1 des Hauptkörpers 12 ist eingeschränkt.
Die Nadel 20 entspricht einem „Ventilkörper“, der das Einspritzloch 1 1a öffnet und schließt, indem dieser den Kraftstoffdurchlass 11b öffnet und schließt, aus einem magnetischen Material wie beispielsweise Edelstahl hergestellt ist und eine Form aufweist, die sich in der Richtung der Achse C1 erstreckt. Die vorstehend beschriebene Sitzoberfläche 20s ist auf der stromabwärtigen Endoberfläche der Nadel 20 vorgesehen. Wenn die Nadel 20 in der Richtung der Achse C1 stromabwärts bewegt wird (Ventilschließbetrieb), wird die Sitzoberfläche 20s auf die Sitzoberfläche 11s aufgesetzt und der Kraftstoffdurchlass 11b und das Einspritzloch 11a sind geschlossen. Wenn die Nadel 20 in der Richtung der Achse C1 stromaufwärts bewegt wird (Ventilöffnungsbetrieb), wird die Sitzoberfläche 20s von der Sitzoberfläche 11s getrennt und der Kraftstoffdurchlass 11b und das Einspritzloch 11a sind geöffnet.
Der Becher 50 weist einen Scheibenabschnitt 52, der eine Scheibenform aufweist, und einen zylindrischen Abschnitt 51, der eine zylindrische Form aufweist, auf. Der Scheibenabschnitt 52 weist ein Durchgangsloch 52a auf, das in der Richtung der Achse C1 eindringt. Eine Oberfläche des Scheibenabschnitts 52 auf der Gegenseite des Einspritzlochs fungiert als eine Kontaktoberfläche der Feder, die das erste Federbauteil SP1 kontaktiert. Eine Oberfläche des Scheibenabschnitts 52 auf der Seite des Einspritzlochs fungiert als eine Kontaktoberfläche zur Übertragung der Ventilschließkraft bzw. Ventilschließkraft-Übertragungs-Kontaktoberfläche 52c, welche die Nadel 20 kontaktiert und eine erste elastische Kraft (elastische Kraft der Ventilschließung) überträgt. Der zylindrische Abschnitt 51 weist eine zylindrische Form auf, die sich ausgehend von dem Außenumfangsende des Scheibenabschnitts 52 hin zu der Seite des Einspritzlochs erstreckt. Eine Endoberfläche auf der Seite des Einspritzlochs des zylindrischen Abschnitts 51 fungiert als eine Kernkontakt-Endoberfläche 51a, welche den beweglichen Kern 30 kontaktiert. Eine Innenwandoberfläche des zylindrischen Abschnitts 51 gleitet auf der Außenumfangsoberfläche der Nadel 20.
Der feste Kern 13 ist aus einem magnetischen Material wie beispielsweise Edelstahl hergestellt und weist darin einen Strömungspfad 13a auf, durch welchen der Kraftstoff zu dem Einspritzloch 11a strömt. Der Strömungspfad 13a weist eine Form auf, die mit einem internen Durchlass 20a (vergleiche 3), der innerhalb der Nadel 20 vorgesehen ist, und der stromaufwärtigen Seite der beweglichen Kammer 12a in Verbindung steht und sich in der Richtung der Achse C1 erstreckt. Das Führungsbauteil 60, das erste Federbauteil SP1 und das Stützbauteil 18 sind in dem Strömungspfad 13a eingehaust.
Das Stützbauteil 18 weist eine zylindrische Form auf und ist an die Innenwandoberfläche des festen Kerns 13 pressgepasst und an dieser fixiert. Das erste Federbauteil SP1 ist eine Spulenfeder bzw. Schraubenfeder, die auf der stromabwärtigen Seite des Stützbauteils 18 angeordnet ist, und wird in der Richtung der Achse C1 elastisch verformt. Eine stromaufwärtige Endoberfläche des ersten Federbauteils SP1 wird durch das Stützbauteil 18 gelagert, und eine stromabwärtige Endoberfläche des ersten Federbauteils SP1 wird durch den Becher 50 gelagert. Der Becher 50 wird durch eine Kraft (erste elastische Kraft), die aufgrund der elastischen Verformung des ersten Federbauteils SP1 erzeugt wird, zu der stromabwärtigen Seite vorgespannt. Ein Presspassbetrag des Stützbauteils 18 in der Richtung der Achse C1 wird angepasst, und somit wird eine Größe (erste Stellkraft (engl. set load)) der elastischen Kraft zum Vorspannen des Bechers 50 angepasst.
Der Filter 19 fängt Fremdstoffe ein, die in dem Kraftstoff enthalten sind, welcher dem Kraftstoffeinspritzventil 1 zugeführt wird. Der Filter 19 ist auf der stromaufwärtigen Seite des Stützbauteils 18 an einen Abschnitt der Innenwandoberfläche des festen Kerns 13 pressgepasst und an diesem fixiert. Der Filter 19 weist eine zylindrische Form auf und der Kraftstoff, der ausgehend von der Achsrichtung des Zylinders des Filters 19 in den Zylinder strömt, strömt in der radialen Richtung des Zylinders des Filters 19 und tritt durch den Filter 19, wie durch einen Pfeil Y1 in 1 angezeigt wird.
Wie in 3 veranschaulicht wird, weist das Führungsbauteil 60 eine zylindrische Form auf, die aus einem magnetischen Material wie beispielsweise Edelstahl hergestellt ist, und ist an den festen Kern 13 pressgepasst und an diesem fixiert. Eine Endoberfläche auf der Seite des Einspritzlochs des Führungsbauteils 60 fungiert als eine Stopperkontakt-Endoberfläche 61a, welche den beweglichen Kern 30 kontaktiert. Eine Innenwandoberfläche des Führungsbauteils 60 gleitet auf einer Außenumfangsoberfläche 51d des zylindrischen Abschnitts 51, die den Becher 50 betrifft. Zusammenfassend weist das Führungsbauteil 60 eine Führungsfunktion zum Gleiten auf der Außenumfangsoberfläche des Bechers 50, der in der Richtung der Achse C1 bewegt wird, und eine Stopperfunktion zum Einschränken einer Bewegung des beweglichen Kerns 30 hin zu der Gegenseite des Einspritzlochs auf, die mit dem beweglichen Kern 30 in Kontakt steht, der in der Richtung der Achse C1 bewegt wird.
Ein Harzbauteil 16 ist auf der Außenumfangsoberfläche des festen Kerns 13 vorgesehen. Das Harzbauteil 16 weist ein Verbindergehäuse 16a und einen Anschluss 16b auf, der innerhalb des Verbindergehäuses 16a eingehaust ist. Der Anschluss 16b ist elektrisch mit der Spule 17 verbunden. Ein (nicht näher dargestellter) externer Verbinder ist mit dem Verbindergehäuse 16a verbunden und durch den Anschluss 16b wird der Spule 17 Leistung zugeführt. Die Spule 17 ist um einen elektrisch isolierenden Spulenträger 17a gewickelt, um eine zylindrische Form auszubilden, und ist radial außerhalb des festen Kerns 13, des nicht-magnetischen Bauteils 14 sowie des beweglichen Kerns 30 angeordnet. Der feste Kern 13, das Mutterbauteil 15, der Hauptkörper 12 und der bewegliche Kern 30 bilden einen magnetischen Kreis aus, durch welchen ein magnetischer Fluss strömt, der erzeugt wird, indem der Spule 17 elektrische Leistung (Erregung) zugeführt wird (vergleiche einen Pfeil mit gestrichelter Linie in 3).
Wie in 3 veranschaulicht wird, ist der bewegliche Kern 30 in Hinblick auf den festen Kern 13 auf der Seite des Einspritzlochs angeordnet und ist in einem Zustand, in welchem dieser in der Richtung der Achse C1 beweglich ist, in der beweglichen Kammer 12a eingehaust. Der bewegliche Kern 30 weist einen äußeren Kern 31 und einen inneren Kern 32 auf. Der äußere Kern 31 weist eine zylindrische Form auf, die aus einem magnetischen Material wie beispielsweise Edelstahl hergestellt ist, und der innere Kern 32 weist eine zylindrische Form auf, die aus einem nicht-magnetischen Material wie beispielsweise Edelstahl hergestellt ist. Der äußere Kern 31 ist an eine Außenumfangsoberfläche des inneren Kerns 32 pressgepasst und daran fixiert.
Die Nadel 20 wird in ein Inneres des Zylinders des inneren Kerns 32 eingefügt und darin angeordnet. Der innere Kern 32 ist in einem Zustand, in welchem dieser in der Richtung der Achse C1 auf der Nadel 20 gleitbar ist, an der Nadel 20 zusammengesetzt. Der innere Kern 32 kontaktiert das Führungsbauteil 60, den Becher 50 und die Nadel 20 als Verschluss- bzw. Stopperbauteile. Daher ist der innere Kern 32 aus einem Material hergestellt, das einen höheren Härtegrad aufweist als das des äußeren Kerns 31. Der äußere Kern 31 weist eine dem Kern zugewandte Oberfläche 31c auf, die dem festen Kern 13 zugewandt ist, und zwischen der dem Kern zugewandten Oberfläche 31c und dem festen Kern 13 ist ein Spalt vorgesehen. Daher wirkt in einem Zustand, in welchem die Spule 17 erregt wird und der magnetische Fluss strömt, wie vorstehend beschrieben, aufgrund des vorgesehenen Spalts eine magnetische Anziehungskraft, die zu dem festen Kern 13 angezogen wird, auf den äußeren Kern 31.
Die Hülse 40 ist an die Nadel 20 pressgepasst und an dieser fixiert, um eine Endoberfläche auf der Seite des Einspritzlochs des zweiten Federbauteils SP2 zu lagern. Das zweite Federbauteil SP2 ist eine Spulenfeder bzw. Schraubenfeder, die in der Richtung der Achse C1 elastisch verformt wird. Eine Endoberfläche auf der Gegenseite des Einspritzlochs des zweiten Federbauteils SP2 ist durch den äußeren Kern 31 gelagert. Der äußere Kern 31 wird durch eine Kraft (zweite elastische Kraft), die aufgrund der elastischen Verformung des zweiten Federbauteils SP2 erzeugt wird, zu der Gegenseite des Einspritzlochs vorgespannt. Ein Presspassbetrag der Hülse 40 in der Richtung der Achse C1 wird angepasst, und somit wird eine Größe (zweite Stellkraft) der zweiten elastischen Kraft angepasst, die den beweglichen Kern 30 vorspannt, wenn das Ventil geschlossen ist. Die zweite Stellkraft, die das zweite Federbauteil SP2 betrifft, ist kleiner als die erste Stellkraft, die das erste Federbauteil SP1 betrifft.
Beschreibung eines Betriebs
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 4 ein Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils 1 beschrieben werden.
Wie in dem (a)-Teil in 4 veranschaulicht wird, wird in einem Zustand, in welchem die Erregung der Spule 17 ausgeschaltet ist, nicht die magnetische Anziehungskraft erzeugt, und somit wirkt die magnetische Anziehungskraft nicht auf den beweglichen Kern 30, der zu der Ventilöffnungsseite vorgespannt ist. Der Becher 50, der durch die erste elastische Kraft des ersten Federbauteils SP1 zu der Ventilschließseite vorgespannt wird, kommt mit einer Kontaktoberfläche des Ventilkörpers bzw. Ventilkörper-Kontaktoberfläche 21b (vergleiche 3) der Nadel 20, wenn dieser geschlossen wird, und dem inneren Kern 32 in Kontakt, und überträgt die erste elastische Kraft darauf.
Der bewegliche Kern 30 wird durch die erste elastische Kraft des ersten Federbauteils SP1, die ausgehend von dem Becher 50 übertragen wird, zu der Ventilschließseite vorgespannt, und wird zudem durch die zweite elastische Kraft des zweiten Federbauteils SP2 zu der Ventilöffnungsseite vorgespannt. Da die erste elastische Kraft größer ist als die zweite elastische Kraft, wird der bewegliche Kern 30 durch den Becher 50 gedrückt, um in einen Zustand einzutreten, in welchem dieser zu der Seite des Einspritzlochs bewegt (abgesenkt) wird. Die Nadel 20 wird durch die erste elastische Kraft, die ausgehend von dem Becher 50 übertragen wird, zu der Ventilschließseite vorgespannt, und wird durch den Becher 50 gedrückt, um in einen Zustand einzutreten, in welchem diese zu der Seite des Einspritzlochs bewegt (abgesenkt) wird, das heißt einen Zustand, in welchem diese auf der Sitzoberfläche 11s aufliegt und geschlossen ist. In diesem Ventilschließzustand ist der Spalt zwischen einer Ventilkörper-Kontaktoberfläche 21a (vergleiche 3) der Nadel 20, wenn diese geöffnet wird, und dem inneren Kern 32 vorgesehen, und eine Länge des Spalts in der Richtung der Achse C1 in dem Ventilschließzustand ist als ein Spaltbetrag L1 definiert.
Wie in dem (b)-Teil in 4 veranschaulicht wird, wirkt in einem Zustand unmittelbar nachdem die Erregung der Spule 17 von Aus zu An umgeschaltet wird, die magnetische Anziehungskraft, die zu der Ventilöffnungsseite vorgespannt ist, auf den beweglichen Kern 30, und somit beginnt der bewegliche Kern 30, zu der Ventilöffnungsseite bewegt zu werden. Wenn der bewegliche Kern 30 bewegt wird, während der Becher 50 hochgedrückt wird und der Bewegungsbetrag den Spaltbetrag L1 erreicht, stößt der innere Kern 32 mit der Ventilkörper-Kontaktoberfläche 21a der Nadel 20 zusammen, wenn diese geöffnet wird. Zu der Zeit dieses Zusammenstoßes bzw. dieser Kollision ist zwischen dem Führungsbauteil 60 und dem inneren Kern 32 ein Spalt vorgesehen, und eine Länge dieses Spalts in der Richtung der Achse C1 wird als ein Hubbetrag L2 bezeichnet werden.
Während der Dauer bis zu dem Punkt einer Kollision wird die Ventilschließkraft aufgrund des Kraftstoffdrucks, der auf die Nadel 20 ausgeübt wird, nicht auf den beweglichen Kern 30 ausgeübt, und somit kann eine Kollisionsgeschwindigkeit des beweglichen Kerns 30 entsprechend erhöht werden. Da eine derartige Kollisionskraft zu der magnetischen Anziehungskraft addiert wird, die als eine Ventilöffnungskraft für die Nadel 20 verwendet werden soll, kann die Nadel 20 derart betrieben werden, dass diese selbst bei einem Hochdruckkraftstoff geöffnet wird, während eine Erhöhung bzw. Zunahme hinsichtlich der magnetischen Anziehungskraft, die für eine Ventilöffnung erforderlich ist, unterbunden wird.
Nach dem Zusammenstoß wird der bewegliche Kern 30 weiter durch die magnetische Anziehungskraft bewegt, und der innere Kern 32 stößt mit dem Führungsbauteil 60 zusammen, wie in dem (c)-Teil in 4 veranschaulicht wird, um die Bewegung zu stoppen, wenn ein Bewegungsbetrag nach dem Zusammenstoß den Hubbetrag L2 erreicht. Ein Trennabstand zwischen der Sitzoberfläche 11s und der Sitzoberfläche 20s in der Richtung der Achse C1 zu der Zeit, wenn die Bewegung stoppt, entspricht einem Vollhubbetrag der Nadel 20 und fällt mit dem vorstehend beschriebenen Hubbetrag L2 zusammen.
Danach verringert sich die magnetische Anziehungskraft, wenn die Erregung der Spule 17 von An zu Aus umgeschaltet wird, so wie sich ein Antriebsstrom verringert, und somit startet bzw. beginnt der bewegliche Kern 30 zusammen mit dem Becher 50 eine Bewegung zu der Ventilschließseite. Die Nadel 20 wird durch den Druck des Kraftstoffs gedrückt, der zwischen der Nadel 20 und dem Becher 50 eingefüllt wird, und startet zu der gleichen Zeit, zu der die Bewegung des beweglichen Kerns 30 startet, ein Absenken (Ventilschließbetrieb) .
Danach wird der Sitz 20s auf der Seite des Ventilkörpers zu der Zeit, zu welcher die Nadel 20 durch den Hubbetrag L2 abgesenkt wird, auf dem Sitz 11s auf der Seite des Körpers aufgesetzt, und der Strömungspfad 11b und das Einspritzloch 11a sind geschlossen. Danach wird der bewegliche Kern 30 weiter zusammen mit dem Becher 50 zu der Ventilschließseite bewegt, und der Becher 50 stoppt die Bewegung zu der Ventilschließseite zu der Zeit, zu welcher der Becher 50 mit der Nadel 20 in Kontakt kommt. Danach wird der bewegliche Kern 30 durch die Trägheitskraft weiter zu der Ventilschließseite bewegt (Trägheitsbewegung), und wird anschließend durch die elastische Kraft des zweiten Federbauteils SP2 zu der Ventilöffnungsseite bewegt (prallt ab). Danach stößt der bewegliche Kern 30 mit dem Becher 50 zusammen, um zusammen mit dem Becher 50 zu der Ventilöffnungsseite bewegt zu werden (abzuprallen), wird aber durch die elastische Ventilschließkraft rasch zurückgedrückt, um zu dem anfänglichen bzw. Ausgangszustand zu konvergieren bzw. gelangen, der in dem (a)-Teil in 4 veranschaulicht wird.
Daher ist die Zeit ab dem Ende einer Einspritzung bis zu der Rückkehr zu dem Ausgangszustand umso kürzer, je kleiner der Rückprall und je kürzer die Zeit ist, die für die Konvergenz erforderlich ist. Somit kann ein Einspritzintervall verkürzt werden, und die Anzahl an Einspritzungen, die in der mehrstufigen Einspritzung beinhaltet sind, kann erhöht werden, wenn die mehrstufige Einspritzung ausgeführt wird, bei welcher ein Kraftstoff mehrmals pro Verbrennungszyklus der Maschine mit interner Verbrennung eingespritzt wird. Die Konvergenzzeit wird reduziert, wie vorstehend beschrieben, und somit ist es möglich, eine Einspritzmenge mit hoher Genauigkeit zu steuern, wenn eine nachstehend beschriebene Teilhubeinspritzung ausgeführt wird. Die Teilhubeinspritzung ist eine Einspritzung einer winzigen Menge aufgrund einer kurzen Ventilöffnungszeit durch Stoppen der Erregung der Spule 17 und Starten eines Ventilschließbetriebs, bevor die Nadel 20, die derart betrieben wird, dass diese geöffnet wird, die Vollhubposition (maximale Ventilöffnungsposition) erreicht.
Die vorstehend beschriebene An- und Aus-Steuerung der Erregung wird durch den Prozessor 90a gesteuert, der das Programm ausführt, das in dem Speicher 90b gespeichert ist. Im Grunde berechnet der Prozessor 90a eine Kraftstoffeinspritzmenge in einem Verbrennungszyklus, einen Einspritzzeitpunkt und die Anzahl an Einspritzungen, welche die mehrstufige Einspritzung betreffen, auf Grundlage einer Last bzw. Belastung und einer Drehgeschwindigkeit der Maschine mit interner Verbrennung. Der Prozessor 90a führt verschiedene Programme aus, um die mehrstufige Einspritzsteuerung bzw. Steuerung einer mehrstufigen Einspritzung, eine Teilhub-Einspritzsteuerung (engl. partial lift; PL-Einspritzsteuerung), eine Kompressionshub-Einspritzsteuerung und eine Drucksteuerung auszuführen, die nachstehend beschrieben werden. Wenn diese eine derartige Steuerung ausführt, entspricht die Steuervorrichtung 90 einer Steuereinheit 91 einer mehrstufigen Einspritzung, einer Teilhub-Einspritzsteuereinheit (PL-Einspritzsteuereinheit 92), einer Kompressionshub-Einspritzsteuereinheit 93 und einer Drucksteuereinheit 94, die in 1 veranschaulicht wird.
Die mehrstufige Einspritzsteuereinheit 91 steuert die An- und Aus-Steuerung der Erregung der Spule 17 derart, dass der Kraftstoff mehrere Male bzw. mehrmals während eines Verbrennungszyklus der Maschine mit interner Verbrennung ausgehend von dem Einspritzloch 11a eingespritzt wird. Die PL-Einspritzsteuereinheit 92 steuert die An- und Aus-Steuerung der Erregung der Spule 17 derart, dass der Ventilschließbetrieb gestartet wird, bevor die Nadel 20 die Vollhubposition erreicht, nachdem die Nadel 20 von der Sitzoberfläche 11s getrennt ist. Zum Beispiel wird die Einspritzmenge in Bezug auf eine Einspritzung zu einer sehr kleinen Menge, wenn die Anzahl an mehrstufigen Einspritzungen zunimmt bzw. sich erhöht. Daher wird in dem Fall einer derart winzigen Einspritzmenge eine PL-Einspritzsteuerung ausgeführt.
Die Kompressionshub-Einspritzsteuereinheit 93 steuert die An- und Aus-Steuerung der Erregung der Spule 17 derart, dass der Kraftstoff ausgehend von dem Einspritzloch 11a während einer Dauer eingespritzt wird, welche einen Teil der Kompressionshubdauer der Maschine mit interner Verbrennung beinhaltet. Wenn der Kraftstoff während der Kompressionshubdauer auf die vorstehend beschriebene Weise in die Brennkammer 2 eingespritzt wird, ist die Zeit ab dem Einspritzstartzeitpunkt bis zu dem Zündzeitpunkt kurz, und somit ist die Zeit, um den Kraftstoff und die Luft ausreichend zu vermischen, kurz. Somit ist erforderlich, dass das Kraftstoffeinspritzventil 1 dieses Typs den Kraftstoff ausgehend von dem Einspritzloch 11a in einem Zustand mit einer hohen Eindringkraft einspritzt, um die Vermischung des Kraftstoffs und der Luft zu fördern. Es ist erforderlich, den Einspritzdruck zu erhöhen, um den Sprühstrahl in einer kurzen Zeit zu teilen.
Die Drucksteuereinheit 94 steuert den Druck (Kraftstoffzufuhrdruck) des Kraftstoffs, welcher dem Kraftstoffeinspritzventil 1 zugeführt wird, auf irgendeinen Solldruck innerhalb einer vorgegebenen Spanne bzw. Bereichs. Genauer gesagt wird der Kraftstoffzufuhrdruck gesteuert, indem eine Kraftstoffabführmenge ausgehend von der vorstehend beschriebenen Kraftstoffpumpe gesteuert wird. In einem Fall, bei welchem eine Kraft, bei welcher die Nadel 20 durch den Kraftstoffdruck gegen die Sitzoberfläche 11s gedrückt wird, wenn der Solldruck in der vorgegebenen Spanne auf den minimalen Wert eingestellt ist, als eine minimale Kraftstoffdruck-Ventilschließkraft definiert ist, ist die erste elastische Kraft (elastische Ventilschließkraft), die durch das erste Federbauteil SP1 verursacht wird, derart eingestellt, dass diese kleiner ist als die minimale Kraftstoffdruck-Ventilschließkraft.
Detaillierte Beschreibung von Kraftstoffdurchlass 11b
Nachfolgend werden die Details des Kraftstoffdurchlasses 11b unter Bezugnahme auf die 5 bis 10 beschrieben werden. Der Kraftstoffdurchlass 11b beinhaltet zumindest einen Raum zwischen einer sich verjüngenden Oberfläche 111, einer Körper-Bodenoberfläche 112 und einer Verbindungsoberfläche 113, sowie einer Ventilkörper-Spitzenoberfläche 22, welche später beschrieben werden. Der Kraftstoff, der durch den Kraftstoffdurchlass 11b strömt, strömt hin zu der Sitzoberfläche 20s, wie durch einen Pfeil Y2 in 5 angezeigt wird, und tritt anschließend durch einen Spalt (Sitzspalt) zwischen der Sitzoberfläche 20s und der Sitzoberfläche 11s hindurch. Der Kraftstoff strömt hin zu der Achse C1, bis dieser den Sitzspalt erreicht. Wie durch einen Pfeil Y3 angezeigt wird, verändert der Kraftstoff, der durch den Sitzspalt durchgetreten ist, dessen Ausrichtung, sodass diese von der Achse C1 weg verläuft, und strömt in die Einströmmündung 11in des Einspritzlochs 11a. Der Kraftstoff, der aus der Einströmmündung 11 in einströmt, wird in das Einspritzloch 11a gleichgerichtet und ausgehend von einer Ausströmmündung 11out des Einspritzlochs 11a in die Brennkammer 2 eingespritzt, wie durch einen Pfeil Y4 angezeigt wird. Zusätzlich dazu, dass ein Kraftstoff, der die Ausrichtung derart verändert, dass diese weg von der Achse C1 verläuft, und in die Einströmmündung 11in strömt (vergleiche den Pfeil Y3), gibt es auch einen Kraftstoff, der ausgehend von einer Sackkammer Q22 in die Einströmmündung 11in strömt, wie durch einen Pfeil Y5 in 8 angezeigt wird.
Wie in 6 veranschaulicht wird, sind die Einströmmündungen 11in der Mehrzahl von Einspritzlöchern 11a mit gleichen Intervallen auf einem virtuellen Kreis (zentraler virtueller Einströmkreis R2) angeordnet, der auf der Achse C1 zentriert ist. Die Formen und Größen der Mehrzahl von Einspritzlöchern 11a sind alle gleich. Genauer gesagt weist das Einspritzloch 11a eine vollkommene Kreisform als einen Durchlass-Querschnitt ausgehend von der Einströmmündung 11in zu der Ausströmmündung 11out auf, und weist die gleiche gerade Form auf, ohne dass ein Durchmesser der vollkommenen Kreisform verändert wird. Der hier dargelegte Durchlass-Querschnitt ist ein Querschnitt, der senkrecht zu der Achse C2 geschnitten ist bzw. verläuft, die durch die Mitte des Einspritzlochs 11a durchtritt bzw. verläuft.
Die Form der Einströmmündung 11in und der Ausströmmündung 11out ist eine elliptische Form, bei der eine Hauptachse eine Ausrichtung in der radialen Richtung zentriert auf die Achse C1 aufweist. Wie in 7 veranschaulicht wird, ist eine Schnittlinie zwischen einer Sackoberfläche (Körper-Bodenoberfläche 112), auf welcher das Einspritzloch 11a vorgesehen ist, und der Einspritzloch-Achse (Achse C2) als ein Mittelpunkt A der Einströmmündung definiert. Ein Punkt, an welchem die Linie, die parallel zu der Achse C1 verläuft, die durch den Mittelpunkt A der Einströmmündung verläuft, die Außenoberfläche der Nadel 20 schneidet, ist als ein dem Mittelpunkt der Einströmung zugewandter Punkt B definiert. Wie in 6 veranschaulicht wird, entspricht ein Kreis, der durch die Mittelpunkte A der Einströmmündung der Mehrzahl von Einspritzlöchern 11a verläuft, dem vorstehend beschriebenen zentralen virtuellen Einströmkreis R2. Ein Kreis, welcher die Mehrzahl von dem Mittelpunkt der Einströmung zugewandten Punkten B verbindet, ist ein zugewandter virtueller Kreis R3. Der zentrale virtuelle Einströmkreis R2 und der zugewandte virtuelle Kreis R3 fallen miteinander zusammen, wenn diese ausgehend von der Richtung der Achse C1 betrachtet werden.
Wie in 6 veranschaulicht wird, ist bei der Mehrzahl von Einspritzlöchern 11a, die um die Achse C1 arrangiert sind, eine Größe eines Intervalls zwischen den Einströmmündungen 11 in der benachbarten Einspritzlöcher 11a als ein Abstand L zwischen Einspritzlöchern definiert. Der Abstand L zwischen Einspritzlöchern ist eine Länge entlang des zentralen virtuellen Einströmkreises R2.
Wie in den 7 und 8 veranschaulicht wird, ist ein Abstand zwischen der Nadel 20 und dem Einspritzloch-Körper 11 in der Richtung, in welcher die Nadel 20 getrennt und aufgesetzt wird, das heißt in der Richtung der Achse C1, als ein Ventilkörper-Trennabstand Ha definiert. Genauer gesagt ist eine Oberfläche, welche die Sitzoberfläche 20s und den Abschnitt auf der stromabwärtigen Seite der Sitzoberfläche 20s der Außenoberfläche der Nadel 20 beinhaltet, als eine Ventilkörper-Spitzenoberfläche 22 definiert. Ein Abstand zwischen der Körper-Bodenoberfläche 112 und der Ventilkörper-Spitzenoberfläche 22 in der Richtung der Achse C1 ist als der Ventilkörper-Trennabstand Ha definiert.
Eine Größe des Spalts zwischen der Außenoberfläche der Nadel 20 und der Einströmmündung 11in in der Richtung der Achse C1 ist als ein Spaltabstand H der Einströmmündung definiert. Das heißt der Ventilkörper-Trennabstand Ha an der Einströmmündung 11 in, genauer gesagt der Ventilkörper-Trennabstand Ha an dem Abschnitt der Einströmmündung 11 in, der am weitesten von der Achse C1 entfernt angeordnet ist, das heißt der Abschnitt, der durch ein Bezugszeichen A1 in den 6 und 7 angezeigt wird, entspricht dem Spaltabstand H der Einströmmündung.
Der Abstand L zwischen Einspritzlöchern, welcher als die Länge entlang des zentralen virtuellen Einströmkreises R2 zwischen den Einspritzlöchern definiert ist, ist kleiner als der Einströmmündungs-Spaltabstand H, und ein nachstehend beschriebener zweiter Abstand zwischen Einspritzlöchern ist ebenfalls kleiner als der Spaltabstand H der Einströmmündung. Der zweite Abstand zwischen Einspritzlöchern ist als die kürzeste Geradenlänge zwischen den Außenumfangsrändern der benachbarten Einströmmündungen 11in definiert.
Der Abstand L zwischen Einspritzlöchern ist kleiner als der Spaltabstand H der Einströmmündung, welcher als der Ventilkörper-Trennabstand Ha an dem Abschnitt definiert ist, der durch das Bezugszeichen A1 angezeigt wird, und in Hinblick auf einen nachstehend beschriebenen zweiten Spaltabstand der Einströmmündung ist der Abstand L zwischen Einspritzlöchern ebenfalls kleiner als der zweite Spaltabstand der Einströmmündung. Der zweite Spaltabstand der Einströmmündung ist als der Ventilkörper-Trennabstand Ha an dem Mittelpunkt A der Einströmmündung definiert. Der zweite Abstand zwischen Einspritzlöchern ist derart eingestellt, dass dieser kleiner ist als der zweite Spaltabstand der Einströmmündung.
Der Abstand L zwischen Einspritzlöchern ist kleiner als der Spaltabstand H der Einströmmündung. Genauer gesagt ist der Abstand L zwischen Einspritzlöchern in einem Zustand, in welchem die Nadel 20 bis hin zu der Position getrennt wird, die am weitesten von der Sitzoberfläche 11s entfernt angeordnet ist, das heißt, an der Vollhubposition, kleiner als der Spaltabstand H der Einströmmündung. Die Vollhubposition ist eine Position der Nadel 20 in der Richtung der Achse C1 in einem Zustand, in welchem der innere Kern 32 mit der Stopperkontakt-Endoberfläche 61a in Kontakt kommt, und die Ventilkörper-Kontaktoberfläche 21a zu der Zeit einer Ventilöffnung kommt mit dem inneren Kern 32 in Kontakt.
Der Abstand L zwischen Einspritzlöchern ist in einem Zustand, in welchem die Nadel 20 auf der Sitzoberfläche 11s aufgesetzt ist bzw. anliegt, das heißt in einem Ventilschließzustand, kleiner als der Spaltabstand H der Einströmmündung. Der Abstand L zwischen Einspritzlöchern ist kleiner als ein Durchmesser der Einströmmündung 11in. Wenn die Einströmmündung 11in eine elliptische Form aufweist, wird eine kurze Seite der elliptischen Form als der Durchmesser der Einströmmündung 11 in betrachtet.
Bei dem Kraftstoffdurchlass 11b, der zwischen der Innenoberfläche des Einspritzloch-Körpers 11 und der Außenoberfläche der Nadel 20 vorgesehen ist, ist ein Abschnitt auf der stromaufwärtigen Seite der Sitzoberfläche 11s und der Sitzoberfläche 20s als ein stromaufwärtiger Sitzdurchlass Q10 definiert, und ein Abschnitt auf der stromabwärtigen Seite der Sitzoberfläche 11s und der Sitzoberfläche 20s ist als ein stromabwärtiger Sitzdurchlass Q20 definiert. Der stromabwärtige Sitzdurchlass Q20 weist eine sich verjüngende Kammer Q21 und eine Sackkammer Q22 auf.
Wie in 7 veranschaulicht wird, ist ein Abschnitt der Innenoberfläche des Einspritzloch-Körpers 11, der die Sitzoberfläche 11s beinhaltet, welche einen Teil des stromaufwärtigen Sitzdurchlasses Q10 und die gesamte sich verjüngende Kammer Q21 ausbildet, als die sich verjüngende Oberfläche 111 definiert. Die sich verjüngende Oberfläche 111 weist in einem Querschnitt, der die Achse C1 beinhaltet, eine lineare Form, eine Form, die sich in einer Richtung erstreckt, welche die Achse C1 schneidet, und eine ringförmige Form auf, wenn diese in der Richtung der Achse C1 betrachtet wird (vergleiche 6).
Ein Abschnitt der Innenoberfläche des Einspritzloch-Körpers 11, der die Achse C1 beinhaltet, welche die Sackkammer Q22 ausbildet, ist als die Körper-Bodenoberfläche 112 definiert, und ein Abschnitt, der die Körper-Bodenoberfläche 112 mit der sich verjüngenden Oberfläche 111 verbindet, ist als die Verbindungsoberfläche 113 definiert. Die Verbindungsoberfläche 113 weist in dem Querschnitt, der die Achse C1 beinhaltet, eine lineare Form, eine Form, die sich in der Richtung erstreckt, welche die Achse C1 schneidet, und eine ringförmige Form auf, wenn diese in der Richtung der Achse C1 betrachtet wird (vergleiche 6). Genauer gesagt weisen eine Grenze zwischen der Verbindungsoberfläche 113 und der sich verjüngenden Oberfläche 111 sowie eine Grenze zwischen der Verbindungsoberfläche 113 und der Körper-Bodenoberfläche 112 in dem Querschnitt, welcher die Achse C1 beinhaltet, eine gekrümmte Form auf.
Die Ventilkörper-Spitzenoberfläche 22 weist eine Form auf, die derart gekrümmt ist, dass diese sich hin zu der Körper-Bodenoberfläche 112 wölbt. Ein Krümmungsradius R22 (vergleiche 9) der Ventilkörper-Spitzenoberfläche 22 ist über die ganze Ventilkörper-Spitzenoberfläche 22 der gleiche. Der Krümmungsradius R22 ist kleiner als ein Sitzdurchmesser Ds, der ein Durchmesser der Sitzoberfläche 20s an der Sitzposition R1 ist, und dieser ist größer als der Sitzradius.
Die Körper-Bodenoberfläche 112 weist eine Form auf, die derart gekrümmt ist, dass diese hin zu der Ventilkörper-Spitzenoberfläche 22 ausgespart ist, das heißt eine Form, die in der gleichen Ausrichtung gekrümmt ist wie die Ventilkörper-Spitzenoberfläche 22. Ein Krümmungsradius R112 (vergleiche 9) der Körper-Bodenoberfläche 112 ist über die Körper-Bodenoberfläche 112 der gleiche. Der Krümmungsradius R112 der Körper-Bodenoberfläche 112 ist größer als der Krümmungsradius R22 der Ventilkörper-Spitzenoberfläche 22. Daher wird der Ventilkörper-Trennabstand Ha ausgehend von dem Umfangsrand des zentralen virtuellen Einströmkreises R2 hin zu der Achse C1 in der radialen Richtung kontinuierlich kleiner.
In der Körper-Außenoberfläche 114, welche die Außenoberfläche des Einspritzloch-Körpers 11 ist, ist eine Region radial innerhalb der Ausströmmündung 11out als eine zentrale Region 114a der Außenoberfläche definiert (vergleiche 10). Die zentrale Region 114a der Außenoberfläche weist eine Form auf, die in der gleichen Ausrichtung gekrümmt ist wie die Körper-Bodenoberfläche 112. Ein Krümmungsradius der zentralen Region 114a der Außenoberfläche ist über die ganze zentrale Region 114a der Außenoberfläche der gleiche. Unter der Bedingung, dass die Mitte des Krümmungsradius an der gleichen Stelle vorliegt, ist der Krümmungsradius der zentralen Region 114a der Außenoberfläche größer als der Krümmungsradius R112 der Körper-Bodenoberfläche 112. Eine Dickenabmessung der Körper-Außenoberfläche 114 ist in der zentralen Region 114a der Außenoberfläche einheitlich. Das heißt, eine Länge der Körper-Außenoberfläche 114 in der Richtung des Krümmungsradius ist in der zentralen Region 114a der Außenoberfläche einheitlich.
Eine Oberflächenrauigkeit des Abschnitts des Einspritzloch-Körpers 11, der den Kraftstoffdurchlass 11b ausbildet, ist gröber als eine Oberflächenrauigkeit des Abschnitts, der das Einspritzloch 11a ausbildet. Genauer gesagt ist die Oberflächenrauigkeit der Körper-Bodenoberfläche 112 gröber als die Oberflächenrauigkeit der Innenwandoberfläche des Einspritzlochs 11a. Das Einspritzloch .11a wird durch Laserverarbeitung ausgebildet, während die Innenoberfläche des Einspritzloch-Körpers 11 durch Schneiden ausgebildet wird.
Ein Zylinder, der erhalten wird, indem verursacht bzw. bewirkt wird, dass ein virtueller Kreis, der eine Tangente zu den Abschnitten der Umfangsränder der jeweiligen Mehrzahl von Einströmmündungen 11 in ist, die in der radialen Richtung am nächsten zu der Achse C1 angeordnet sind, und auf der Achse C1 zentriert ist, sich ausgehend von der Körper-Bodenoberfläche 112 gerade entlang der Richtung der Achse C1 zu der Ventilkörper-Spitzenoberfläche 22 erstreckt, ist als ein virtueller Zylinder definiert. Ein Volumen eines Abschnitts des Kraftstoffdurchlasses 11b, das durch den virtuellen Zylinder, die Körper-Bodenoberfläche 112 und die Ventilkörper-Spitzenoberfläche 22 umgeben ist, ist als ein zentrales Säulenvolumen V1a definiert (vergleiche 6). Bei dem Umfangsrand jeder der Mehrzahl von Einströmmündungen 11in ist in der radialen Richtung eine Region, die durch eine Gerade umgeben ist, welche Abschnitte verbindet, die am nächsten zu der Achse C1 angeordnet sind, als eine virtuelle Region definiert, und ein Volumen der virtuellen Region, die sich in der Richtung der Achse C1 ausgehend von dem Einspritzloch-Körper 11 zu der Nadel 20 erstreckt, ist als ein zentrales Prismenvolumen V1 definiert. Das zentrale Säulenvolumen V1a und das zentrale Prismenvolumen V1 beinhalten kein Volumen V2a des Einspritzlochs 11a.
Der virtuelle Kreis gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein virtueller eingeschriebener bzw. Inkreis R4, der bei der Mehrzahl von Einströmmündungen 11in eingeschrieben ist. Ein Volumen aller Abschnitte des Kraftstoffdurchlasses 11b auf der stromabwärtigen Seite der Sitzoberfläche 11s, das heißt ein Volumen des stromabwärtigen Sitzdurchlasses Q20 ist als ein stromabwärtiges Sitzvolumen V3 definiert (vergleiche 7). Wie vorstehend beschrieben weist der stromabwärtige Sitzdurchlass Q20 die sich verjüngende Kammer Q21 und die Sackkammer Q22 auf. Daher ist das Volumen aller Abschnitte des Kraftstoffdurchlasses 11b auf der stromabwärtigen Seite der Sitzoberfläche 11s ein Gesamtvolumen der sich verjüngenden Kammer Q21 und der Sackkammer Q22. Das zentrale Prismenvolumen V1, das zentrale Säulenvolumen V1a und das stromabwärtige Sitzvolumen V3 verändern sich gemäß dem Hubbetrag L2 der Nadel 20 und werden maximal, wenn der Hubbetrag L2 maximal ist.
Eine Summe der Volumen V2a der Mehrzahl von Einspritzlöchern 11a ist als ein Gesamtvolumen V2 der Einspritzlöcher definiert. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind zehn Einspritzlöcher 11a vorgesehen und die Volumen V2a aller Einspritzlöcher 11a sind die gleichen. Daher entspricht ein Wert, der das Zehnfache des Volumens V2a eines Einspritzlochs 11a beträgt, dem Gesamtvolumen V2 der Einspritzlöcher. Das Volumen V2a des Einspritzlochs 11a entspricht einem Volumen der Region des Einspritzlochs 11a zwischen der Einströmmündung 11in und der Ausströmmündung 11out. Das Volumen V2a des Einspritzlochs 11a kann auf Grundlage eines tomographischen Bilds des Einspritzloch-Körpers 11 berechnet werden, das zum Beispiel durch Bestrahlung mit Röntgenstrahlen erhalten wird. Auf ähnliche Weise können andere Volumen, die bei dieser vorliegenden Ausführungsform definiert sind, auf Grundlage von tomographischen Bildern berechnet werden.
Das Gesamtvolumen V2 der Einspritzlöcher ist größer als das zentrale Prismenvolumen V1 in einem Zustand, in welchem die Nadel 20 auf die Sitzoberfläche 11s aufgesetzt wird, und ist größer als das zentrale Prismenvolumen V1 in einem Zustand, in welchem die Nadel 20 am weitesten von der Sitzoberfläche 11s entfernt angeordnet ist (das heißt, in dem Vollhubzustand). Das Gesamtvolumen V2 der Einspritzlöcher ist größer als das stromabwärtige Sitzvolumen V3 in dem Aufsitzzustand und größer als das stromabwärtige Sitzvolumen V3 in dem Vollhubzustand. Ähnlich wie das zentrale Prismenvolumen V1 ist das zentrale Säulenvolumen V1a kleiner als das Gesamtvolumen V2 der Einspritzlöcher in sowohl dem Vollhubzustand als auch dem Aufsitzzustand.
Der mit Punkten markierte Abschnitt in 10 entspricht einem säulenförmigen Raum (Region direkt über dem Einspritzloch), der sich in dem Kraftstoffdurchlass 11b ausgehend von der Einströmmündung 11in entlang der Richtung der Achse C1 gerade erstreckt. In dem Kraftstoffdurchlass 11b ist ein Volumen der Region direkt über dem Einspritzloch als ein Volumen V4a direkt über dem Einspritzloch definiert, und eine Summe der Volumen V4a direkt über den Einspritzlöchern der Mehrzahl von Einspritzlöchern 11a ist als ein Gesamtvolumen V4 direkt über den Einspritzlöchern definiert. Das Gesamtvolumen V4 direkt über den Einspritzlöchern ist größer als das zentrale Prismenvolumen V1. Das zentrale Säulenvolumen V1a ist auf die gleiche Weise wie das zentrale Prismenvolumen V1 ebenfalls kleiner als das Gesamtvolumen V4 direkt über den Einspritzlöchern.
Eine Summe von Längen L5a des Umfangsrands (vergleiche 6) der Einströmmündungen 11 in der Mehrzahl von Einspritzlöchern 11a ist als eine Gesamtlänge L5 des Umfangsrands definiert. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Längen L5a des Umfangsrands aller Einspritzlöcher 11a im Wesentlichen die gleichen, da zehn Einspritzlöcher 11a vorgesehen sind. Daher entspricht ein Wert, der das Zehnfache der Länge L5a des Umfangsrands eines Einspritzlochs 11a beträgt, der Gesamtlänge L5 des Umfangsrands. Eine Umfangslänge eines virtuellen Kreises, der eine Tangente zu Abschnitten der Umfangsränder der jeweiligen Mehrzahl von Einströmmündungen 11in ist, die am nächsten zu der Achse C1 in der radialen Richtung angeordnet sind, und auf der Achse C1 zentriert ist, das heißt, eine Umfangslänge des vorstehend beschriebenen virtuellen Inkreises R4, ist eine virtuelle Umfangslänge L6. Die Gesamtlänge L5 des Umfangsrands ist größer als die virtuelle Umfangslänge L6.
Eine Tangentialrichtung der Ventilkörper-Spitzenoberfläche 22 an der Sitzposition R1 ist die gleiche wie eine Tangentialrichtung der sich verjüngenden Oberfläche 111 an der Sitzposition R1. Die Ventilkörper-Spitzenoberfläche 22 weist in dem Querschnitt, der die Achse C1 beinhaltet, eine gekrümmte Form auf, während die sich verjüngende Oberfläche 111 in dem Querschnitt, der die Achse C1 beinhaltet, eine lineare Form aufweist. Ein Scheitelwinkel an einem Scheitel, an welchem Erstreckungslinien der sich verjüngenden Oberfläche 111 einander schneiden, ist als ein Aufsitzwinkel θ definiert (vergleiche 9). Das heißt, die Sitzoberfläche 11s ist eine kegelförmige Oberfläche, die durch zwei Geraden in dem vorstehenden Querschnitt dargestellt wird, und ein Winkel, der zwischen den zwei Geraden ausgebildet ist, ist der Aufsitzwinkel θ. Der Aufsitzwinkel θ ist auf einen Winkel von 90 Grad oder weniger eingestellt, genauer gesagt auf einen Winkel, der kleiner ist als 90 Grad. Ein Schnittwinkel zwischen der sich verjüngenden Oberfläche 111 und der Achse C1 in dem Querschnitt, der die Achse C1 beinhaltet, beträgt eine Hälfte (θ/2) des Aufsitzwinkels θ, und der Schnittwinkel ist größer als ein Schnittwinkel zwischen der Verbindungsoberfläche 113 und der Achse C1 in dem Querschnitt, der die Achse C1 beinhaltet.
Maßnahmen gegen Ablagerung
Im Übrigen verbleibt ein Kraftstoff zu der Zeit, zu welcher die Nadel 20 abgesenkt wird und auf die Sitzoberfläche 11s aufgesetzt wird, noch in dem stromabwärtigen Sitzdurchlass Q20, und der verbleibende Kraftstoff bzw. Restkraftstoff strömt unmittelbar nach dem Aufsetzen aus dem Einspritzloch 11a. Genauer gesagt wird eine Kraftstoffströmungsgeschwindigkeit in dem Einspritzloch 11a zu der Zeit eines Aufsetzens nicht unmittelbar null, und der Kraftstoff strömt aufgrund von Trägheit selbst unmittelbar, nachdem das Ventil geschlossen wird, weiter, und ein Kraftstoff in dem stromabwärtigen Sitzdurchlass Q20 wird zu dem Kraftstoff angezogen, der aufgrund von Trägheit in dem Einspritzloch 11a strömt. Genauer gesagt weist der Kraftstoff, der in dem Abschnitt des Volumens V4a direkt über dem Einspritzloch vorhanden ist, in der Sackkammer Q22 eine hohe Strömungsgeschwindigkeit auf, und der Kraftstoff, der um den Abschnitt des Volumens V4a direkt über dem Einspritzloch vorhanden ist, kann zu der Strömung (Hauptströmung) des Kraftstoffs angezogen werden. Da der Kraftstoff, der auf die vorstehend beschriebene Weise angezogen wird, mit einer hohen Strömungsgeschwindigkeit kräftig aus dem Einspritzloch 11a ausgestoßen wird, ist es unwahrscheinlich, dass der Kraftstoff, der auf diese Weise ausgestoßen wird, an der Körper-Außenoberfläche 114 anhaftet.
Allerdings wird der Impuls des Kraftstoffs, der ausgestoßen wird, im Zeitverlauf ab der Zeit des Aufsitzens schwächer, und der Kraftstoff, der aufgrund seines eigenen Gewichts aus der Ausströmmündung 11out ausleckt, neigt dazu, an dem Abschnitt der Körper-Außenoberfläche 114 um die Ausströmmündung 11out anzuhaften. Der ausgeleckte Kraftstoff, der auf diese Weise an der Körper-Außenoberfläche 114 anhaftet, wird in einfacher Weise durch die Wärme der Brennkammer verändert und als eine Ablagerung fixiert. Wenn eine derartige Ablagerung angesammelt und erhöht wird, wird eine Sprühstrahlform oder eine Einspritzmenge des Kraftstoffs, der ausgehend von dem Einspritzloch 11a eingespritzt wird, eine andere als beabsichtigt.
Mit Fokus auf diesen Punkt wird der Ventilkörper-Trennabstand Ha, welcher ein Abstand zwischen der Ventilkörper-Spitzenoberfläche 22 und dem Einspritzloch-Körper 11 in der Richtung der Achse C1 ist, bei der vorliegenden Ausführungsform in der radialen Richtung ausgehend von dem zentralen virtuellen Einströmkreis R2 hin zu der Achse C1 kontinuierlich kleiner. Daher wird im Gegensatz zu dieser Konfiguration ein Kraftstoff in dem Abschnitt radial innerhalb des stromabwärtigen Sitzdurchlasses Q20 verglichen mit einem Fall, bei welchem der Ventilkörper-Trennabstand Ha ungeachtet einer radialen Position einheitlich ist oder hin zu der Achse C1 größer wird, in einfacher Weise zu der Einströmmündung 11in des Einspritzlochs 11a angezogen. Daher kann der Kraftstoff, der an der Körper-Außenoberfläche 114 oder der Innenoberfläche des Einspritzlochs 11a anhaftet, reduziert werden, da es möglich ist, eine Menge eines Kraftstoffs zu reduzieren, der verbleibt, ohne zusammen mit der Hauptströmung bei einer hohen Strömungsgeschwindigkeit kräftig aus dem Einspritzloch 11in ausgestoßen werden zu können, und somit kann eingeschränkt werden, dass sich eine Ablagerung auf dem Einspritzloch-Körper 11 ansammelt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Oberfläche des Einspritzloch-Körpers 11, welcher der Ventilkörper-Spitzenoberfläche 22 zugewandt angeordnet ist und zumindest die Achse C1 beinhaltet, als die Körper-Bodenoberfläche 112 definiert, und die Körper-Bodenoberfläche 112 ist in der gleichen Ausrichtung gekrümmt wie die Ausrichtung, in welcher die Ventilkörper-Spitzenoberfläche 22 gekrümmt ist.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Krümmungsradius R112 der Körper-Bodenoberfläche 112 größer als der Krümmungsradius R22 der Ventilkörper-Spitzenoberfläche 22. Daher ist es möglich, den Ventilkörper-Trennabstand Ha darin einzuschränken, plötzlich reduziert zu werden, und es ist möglich, eine allmähliche Reduzierung zu fördern, wenn der Ventilkörper-Trennabstand Ha kontinuierlich reduziert wird. Daher ist es möglich zu fördern, dass ein Kraftstoff in dem Abschnitt des stromabwärtigen Sitzdurchlasses Q20 nahe der Achse C1, das heißt, dem radialen Innenabschnitt, in einfacher Weise zu der Einströmmündung 11in angezogen wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist bei der Außenoberfläche des Einspritzloch-Körpers 11 die Region, welche zumindest den Abschnitt zwischen der Ausströmmündung 11out und der Achse C1 beinhaltet, als eine zentrale Region 114a der Außenoberfläche definiert, und die zentrale Region 114a der Außenoberfläche ist in der gleichen Ausrichtung gekrümmt wie eine Ausrichtung, in welcher die Ventilkörper-Spitzenoberfläche 22 gekrümmt ist. Unter der Bedingung, dass die Mitte des Krümmungsradius an der gleichen Stelle vorhanden ist, ist der Krümmungsradius der zentralen Region 114a der Außenoberfläche größer als der Krümmungsradius der Körper-Bodenoberfläche 112. Im Gegensatz zu dieser Struktur wird die Dicke des Einspritzloch-Körpers 11 auf der Körper-Außenoberfläche 114 dünner, so wie sich dessen Position von der Achse C1 entfernt, wenn beide Krümmungsradien einander gleichen. Im Gegensatz dazu ist es bei der vorliegenden Ausführungsform möglich einzuschränken, dass die Dicke des Einspritzloch-Körpers 11 ungleichmäßig ist, da die zentrale Region 114a der Außenoberfläche gekrümmt ist, wie vorstehend beschrieben.
Allerdings besteht, wie vorstehend beschrieben, ein Problem, dass ein Kraftstoff in dem stromabwärtigen Sitzdurchlass Q20 aufgrund von Trägheit aus der Ausströmmündung 11out ausströmt, unmittelbar nachdem das Ventil geschlossen wird, und anschließend durch dessen eigenes Gewicht aus der Ausströmmündung 11out ausleckt, und der ausgeleckte Kraftstoff an der Körper-Außenoberfläche 114 anhaftet und sich als eine Ablagerung ansammelt. Als Reaktion auf dieses Problem kann eine Menge eines Kraftstoff, der auslecken soll, reduziert werden, und eine Leckagemenge kann derart reduziert werden, dass eine Ablagerungsansammlung eingeschränkt werden kann, wenn der Einströmmündungs-Spaltabstand H reduziert wird und das Volumen des stromabwärtigen Sitzdurchlasses Q20 reduziert wird.
Andererseits wird sich die Kraftstoffströmungsrichtung plötzlich verändern (umgelenkt werden), wenn der Kraftstoff ausgehend von der Sackkammer Q22 in die Einströmmündung 11in strömt, da sich eine Kraftstoffströmungsrichtung in dem stromaufwärtigen Sitzdurchlass Q10 und der sich verjüngenden Kammer Q21 sowie eine Kraftstoffströmungsrichtung in dem Einspritzloch 11a stark voneinander unterscheiden. Wenn der Spaltabstand H der Einströmmündung reduziert wird, um die vorstehend beschriebene Leckagemenge zu reduzieren, wird die plötzliche Veränderung (Umlenkung) in der Strömungsrichtung gefördert, und somit wird eine Zunahme hinsichtlich eines Druckverlusts gefördert. Das heißt, der Umstand, dass der Einströmmündungs-Spaltabstand H reduziert wird, um die Menge an Kraftstoffleckage zu reduzieren, steht dem Umstand entgegen, dass der Druckverlust reduziert wird.
Hierbei verändert der Kraftstoff, der durch die Sitzposition R1 durchtritt und in den stromabwärtigen Sitzdurchlass Q20 strömt, dessen Richtung, wie durch den Pfeil Y3 in 5 angezeigt wird, und strömt in die Einströmmündung 11in, wie vorstehend beschrieben. Auf diese Weise kann der Kraftstoff, der in den stromabwärtigen Sitzdurchlass Q20 strömt, grob in einen vertikal einströmenden Kraftstoff Y3a und einen horizontal einströmenden Kraftstoff Y3b eingeteilt werden, die in 6 veranschaulicht werden. Der vertikal einströmende Kraftstoff Y3a ist ein Kraftstoff, der ausgehend von der Sitzoberfläche 11s über den kürzesten Abstand hin zu der Einströmmündung 11in strömt. Der horizontal einströmende Kraftstoff Y3b ist ein Kraftstoff, der ausgehend von der Sitzoberfläche 11s hin zu dem Abschnitt (Abschnitt 112a zwischen Einspritzlöchern) zwischen den Einströmmündungen 11 in der zwei benachbarten Einspritzlöcher 11a strömt und anschließend dessen Ausrichtung verändert und ausgehend von dem Abschnitt 112a zwischen Einspritzlöchern zu der Einströmmündung 11in strömt.
Für sowohl den vertikal einströmenden Kraftstoff Y3a als auch den horizontal einströmenden Kraftstoff Y3b nimmt der Druckverlust zu, so wie der Spaltabstand H der Einströmmündung reduziert wird, um das Volumen des stromabwärtigen Sitzdurchlasses Q20 zu reduzieren. Allerdings kann bei dem horizontal einströmenden Kraftstoff Y3b die Zunahme hinsichtlich eines Druckverlusts abgeschwächt werden, indem der Abstand L zwischen Einspritzlöchern reduziert wird. Daher kann aufgrund der Reduzierung des Spaltabstands H der Einströmmündung die Zunahme hinsichtlich des Druckverlusts abgeschwächt werden, indem der Abstand L zwischen Einspritzlöchern reduziert wird.
In Hinblick auf diesen Punkt kann bei der vorliegenden Ausführungsform der Druckverlust des horizontal einströmenden Kraftstoffs Y3b verglichen mit einem Fall, bei welchem der Abstand L zwischen Einspritzlöchern größer ist als der Spaltabstand H der Einströmmündung, abgeschwächt werden, da der Abstand L zwischen Einspritzlöchern geringer ist als der Spaltabstand H der Einströmmündung. Daher ist es möglich, die Zunahme des Druckverlusts aufgrund der Reduzierung des Spaltabstands H der Einströmmündung abzuschwächen, während das Volumen des stromabwärtigen Sitzdurchlasses Q20 reduziert wird, indem der Spaltabstand H der Einströmmündung reduziert wird. Das heißt, gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, sowohl eine Reduzierung der Kraftstoffleckagemenge durch Reduzieren des Volumens des stromabwärtigen Sitzdurchlasses Q20 als auch eine Reduzierung des Druckverlusts, die durch eine Reduzierung des Abstands L zwischen Einspritzlöchern verursacht wird, zu erzielen.
So wie der Druckverlust reduziert wird, wie vorstehend beschrieben, erhöht sich die Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs, der ausgehend von der Sackkammer Q22 in das Einspritzloch 11a strömt. Somit ist es möglich einzuschränken, dass Fremdstoff, der in den Kraftstoff gemischt ist, in der Sackkammer Q22 bleibt, und somit die Fremdstoff-Abführeigenschaft ausgehend von dem Einspritzloch 11a zu verbessern. Ein Restkraftstoff kann reduziert werden, indem das Volumen des stromabwärtigen Sitzdurchlasses Q20 reduziert wird, und der Druckverlust kann reduziert werden, indem der Abstand L zwischen Einspritzlöchern reduziert wird, um die Abführeigenschaft des Restkraftstoffs zu verbessern.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist ein Zylinder, der erhalten wird, indem verursacht bzw. bewirkt wird, dass ein virtueller Kreis, der eine Tangente zu den Abschnitten der Umfangsränder der jeweiligen Mehrzahl von Einströmmündungen 11in ist, die am nächsten zu der Achse C1 angeordnet sind, und auf der Achse C1 zentriert ist, sich ausgehend von der Einströmmündung 11in gerade entlang der Richtung der Achse C1 zu der Nadel 20 erstreckt, als ein virtueller Zylinder definiert. Ein Volumen des Raums, der durch den virtuellen Zylinder in dem Kraftstoffdurchlass 11b umgeben ist, ist als das zentrale Prismenvolumen V1 definiert. Eine Summe der Volumen der Mehrzahl von Einspritzlöchern 11a ist als das Gesamtvolumen V2 der Einspritzlöcher definiert. Das Gesamtvolumen V2 der Einspritzlöcher ist größer als das zentrale Prismenvolumen V1.
Somit kann eine Strömungsrate der Hauptströmung verglichen mit einem Fall erhöht werden, bei welchem das Gesamtvolumen V2 der Einspritzlöcher kleiner ist als das zentrale Prismenvolumen V1, und es ist möglich, eine Menge von Kraftstoff, die kaum zu der Hauptströmung angezogen wird, verglichen mit einem Fall zu reduzieren, bei welchem das Gesamtvolumen V2 der Einspritzlöcher kleiner ist als das zentrale Prismenvolumen V1. Daher kann der Kraftstoff, der an der Körper-Außenoberfläche 114 oder der Innenoberfläche des Einspritzlochs 11a anhaftet, reduziert werden, da es möglich ist, eine Menge eines Kraftstoffs zu reduzieren, der verbleibt, ohne zusammen mit der Hauptströmung bei einer hohen Strömungsgeschwindigkeit kräftig aus dem Einspritzloch 11a ausgestoßen werden zu können, und somit kann eingeschränkt werden, dass sich eine Ablagerung auf der Körper-Außenoberfläche 114 ansammelt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Gesamtvolumen V2 der Einspritzlöcher größer als das zentrale Prismenvolumen VI in einem Zustand, in welchem die Nadel 20 bis zu der Position getrennt wird, die in einem beweglichen Bereich der Nadel 20 am weitesten von der Sitzoberfläche 11s entfernt angeordnet ist, das heißt, bis zu der Vollhubposition. Somit kann die Strömungsrate der Hauptströmung stärker erhöht werden als in einem Fall, bei welchem das Gesamtvolumen V2 der Einspritzlöcher kleiner ist als das zentrale Prismenvolumen V1 in dem Vollhubzustand, und eine Menge von Kraftstoff, die kaum zu der Hauptströmung angezogen wird, kann weiter reduziert werden, um die Verbesserung einer Abführeigenschaft eines Restkraftstoffs zu fördern.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Gesamtvolumen V2 der Einspritzlöcher größer als das stromabwärtige Sitzvolumen V3 in dem Ventilschließzustand. Somit kann die Strömungsrate der Hauptströmung ferner stärker erhöht werden als in einem Fall, bei welchem das Gesamtvolumen V2 der Einspritzlöcher kleiner ist als das stromabwärtige Sitzvolumen V3, und eine Menge von Kraftstoff, die kaum zu der Hauptströmung angezogen wird, kann weiter reduziert werden, um die Verbesserung einer Abführeigenschaft eines Restkraftstoffs zu fördern.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Gesamtvolumen V2 der Einspritzlöcher größer als das stromabwärtige Sitzvolumen V3 in einem Zustand, in welchem die Nadel 20 bis zu der Position getrennt wird, die in einem beweglichen Bereich der Nadel 20 am weitesten von der Sitzoberfläche 11s entfernt angeordnet ist, das heißt, bis zu der Vollhubposition. Daher kann die Strömungsrate der Hauptströmung ferner stärker erhöht werden als in einem Fall, bei welchem das Gesamtvolumen V2 der Einspritzlöcher kleiner ist als das stromabwärtige Sitzvolumen V3 in dem Vollhubzustand, und eine Menge von Kraftstoff, die kaum zu der Hauptströmung angezogen wird, kann weiter reduziert werden, um die Verbesserung einer Abführeigenschaft eines Restkraftstoffs zu fördern.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Gesamtvolumen V4 direkt über den Einspritzlöchern, welches ein Gesamtvolumen des Volumens V4a direkt über dem Einspritzloch ist, größer als das zentrale Prismenvolumen V1 in einem Zustand, in welchem die Nadel 20 auf die Sitzoberfläche 11s aufgesetzt ist, das heißt in dem Ventilschließzustand. Somit kann die Strömungsrate der Hauptströmung ferner stärker erhöht werden als in einem Fall, bei welchem das Gesamtvolumen V4 direkt über den Einspritzlöchern kleiner ist als das zentrale Prismenvolumen V1 in dem Ventilschließzustand, und eine Menge von Kraftstoff, die kaum zu der Hauptströmung angezogen wird, kann weiter reduziert werden, um die Verbesserung einer Abführeigenschaft eines Restkraftstoffs zu fördern.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist eine Summe der Längen L5a des Umfangsrands der Mehrzahl von Einströmmündungen 11in als die Gesamtlänge L5 des Umfangsrands definiert, und eine Umfangslänge eines virtuellen Kreises, der eine Tangente zu Abschnitten der Umfangsränder der jeweiligen Mehrzahl von Einströmmündungen 11in ist, die am nächsten zu der Achse C1 angeordnet sind, und auf der Achse C1 zentriert ist, ist als die virtuelle Umfangslänge L6 definiert. Die Gesamtlänge L5 des Umfangsrands ist länger als die virtuelle Umfangslänge L6. Somit kann die Strömungsrate der Hauptströmung ferner stärker erhöht werden als in einem Fall, bei welchem die Gesamtlänge L5 des Umfangsrands kürzer ist als die virtuelle Umfangslänge L6, und eine Menge von Kraftstoff, die kaum zu der Hauptströmung angezogen wird, kann weiter reduziert werden, um die Verbesserung einer Abführeigenschaft eines Restkraftstoffs zu fördern.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das erste Federbauteil SP1 vorgesehen, das eine elastische Kraft ausübt, welche die Nadel 20 gegen die Sitzoberfläche 11s drückt. Der Aufsitzwinkel θ, welcher ein Winkel ist, der zwischen zwei Geraden ausgebildet ist, die auf dem Querschnitt der Sitzoberfläche 11s erscheinen, der die Achse C1 beinhaltet, beträgt 90 Grad oder weniger. Somit wird das Abprallen der Nadel 20 zu der Ventilöffnungsseite eingeschränkt, und somit kann das Abprallen der Nadel 20 reduziert werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Mehrzahl von Einspritzlöchern 11a mit gleichen Intervallen auf einem konzentrischen Kreis um die Achse C1 arrangiert, wenn dieser ausgehend von der Richtung der Achse C1 betrachtet wird. Das heißt der Abstand L zwischen Einspritzlöchern ist für alle Einspritzlöcher 11a gleich. Somit kann der Druckverlust reduziert werden, wenn der Kraftstoff ausgehend von der Sackkammer Q22 in die Einströmmündung 11in strömt, da gefördert wird, dass der Kraftstoff gleichmäßig in alle der Einspritzlöcher 11a strömt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Oberflächenrauigkeit des Abschnitts des Einspritzloch-Körpers 11, der den Kraftstoffdurchlass 11b ausbildet, gröber als die Oberflächenrauigkeit des Abschnitts, der die Innenwandoberfläche des Einspritzlochs 11a ausbildet. Daher kann der Druckverlust des Kraftstoffs, der in dem Einspritzloch 11a strömt, reduziert werden, und somit kann die Strömungsgeschwindigkeit verglichen mit einem Fall, bei welchem beide der Abschnitte die gleiche Oberflächenrauigkeit aufweisen, erhöht werden. Im Ergebnis kann der Kraftstoff, der in dem Abschnitt des Volumens V4a direkt über dem Einspritzloch vorhanden ist, strömen, das heißt, die Hauptströmung in der Sackkammer Q22 kann beschleunigt werden, und eine Aktion, dass ein Kraftstoff um die Hauptströmung zu der Hauptströmung angezogen wird, kann gefördert werden. Daher ist es möglich, die Verbesserung der Abführeigenschaft eines Restkraftstoffs, sodass ein Kraftstoff in der Sackkammer Q22 kräftig abgeführt wird, unmittelbar nachdem das Ventil geschlossen wird, und die Verbesserung der Abführeigenschaft eines Fremdstoffs, der in der Sackkammer Q22 bleibt, zu fördern.
Maßnahmen gegen Variation der Einspritzmenge aufgrund der dreistufigen Drossel
Auf diese Weise stehen die Nadel 20 und der Einspritzloch-Körper 11 miteinander in Linienkontakt, wenn die Sitzoberfläche 20s nicht gegen die Sitzoberfläche 11s gedrückt wird und mit der Sitzoberfläche 11s in Kontakt steht, und es kann keine ausreichende Dichtfunktion umgesetzt werden. Im Gegensatz dazu wird die Nadel 20 durch die Drückkraft derart elastisch verformt, dass sich die Sitzoberfläche 20s ausdehnt, wenn die Sitzoberfläche 20s mit einer ausreichenden Kraft gegen die Sitzoberfläche 11s gedrückt wird, und somit wird eine ausreichende Dichtfunktion umgesetzt. In Hinblick auf diesen Punkt ist die Sitzoberfläche 20s bei der vorliegenden Ausführungsform derart gekrümmt, dass diese sich hin zu der Sitzoberfläche 11s wölbt. Somit kann eine Fläche der Sitzoberfläche 20s, die sich aufgrund einer elastischen Verformung ausdehnt, erhöht bzw. vergrößert werden, und somit kann die Dichtfunktion verbessert werden.
Ein Volumen des stromabwärtigen Sitzdurchlasses Q20 ist kleiner als in einem Fall, bei welchem eine Form der kegelförmigen Seitenoberfläche anders als die vorstehend beschriebene gekrümmte Form ausgebildet ist, das heißt eine äußere bzw. Außenlinie des Querschnitts, der die Achse C1 beinhaltet, eine sich verjüngende Form aufweist, die sich in einer Richtung, welche die Achse C1 schneidet, linear erstreckt. Daher kann eine Leckagemenge reduziert werden, und somit kann die Ansammlung von Ablagerungen auf dem Einspritzloch-Körper 11 eingeschränkt werden. Allerdings besteht ein neues Problem bei Verwendung von einer dreistufigen Drosselstruktur, die nachstehend detailliert beschrieben wird, wenn das Volumen des stromabwärtigen Sitzdurchlasses Q20 auf diese Weise reduziert wird.
Nachfolgend werden Details der dreistufigen Drossel und das Problem, das durch die dreistufige Drossel verursacht wird, unter Bezugnahme auf die 11 bis 15 beschrieben werden.
Eine horizontale Achse in 11 zeigt einen Hubbetrag der Nadel 20, das heißt einen Anhebebetrag ausgehend von dem Zustand an, der in 4(b) veranschaulicht wird. Eine vertikale Achse in 11 zeigt eine Größe einer Durchlassschnittfläche an jedem Abschnitt innerhalb der Kraftstoffeinspritzventils 1 an. Die Durchlassschnittfläche ist eine Schnittfläche, wenn der Durchlass senkrecht zu einer Richtung geschnitten ist, in welcher sich der Durchlass erstreckt, und ist eine Schnittfläche, wenn der Durchlass an einer Position geschnitten ist, an welcher die Schnittfläche minimal ist.
Eine Durchlassschnittfläche des Einspritzlochs 11a wird in der folgenden Beschreibung zum Beispiel als eine Einspritzloch-Durchlassschnittfläche S1 bezeichnet werden. Die Einspritzloch-Durchlassschnittfläche S1 ist als eine Fläche des Einspritzlochs 11a definiert, die erscheint, wenn der Einspritzloch-Körper 11 senkrecht zu der Achse C2 geschnitten ist, und ist als eine Fläche definiert, wenn das Einspritzloch 11a an einer Position in der Richtung der Achse C2 geschnitten ist, an welcher die Fläche minimal ist. Wenn die Mehrzahl von Einspritzlöchern 11a wie bei der vorliegenden Ausführungsform vorgesehen ist, entspricht ein Wert, der erhalten wird, indem die Durchlassschnittflächen aller Einspritzlöcher 11a integriert werden, der Einspritzloch-Durchlassschnittfläche S1. Wie in 11 veranschaulicht wird, ist die Einspritzloch-Durchlassschnittfläche S1 ungeachtet einer Hubposition (Hubbetrag) der Nadel 20 konstant.
Eine Durchlassschnittfläche des Abschnitts (Sitzabschnitts) zwischen der Sitzoberfläche 20s und der Sitzoberfläche 11s des Kraftstoffdurchlasses 11b in dem Ventilöffnungszustand wird in der folgenden Beschreibung zum Beispiel als eine Sitzabschnitt-Durchlassschnittfläche S2 bezeichnet werden. Die Sitzabschnitt-Durchlassschnittfläche S2 ist als eine Fläche einer kegelförmigen Außenumfangsoberfläche definiert, die ausgebildet wird, indem verursacht wird, dass eine virtuelle Linie HT1 (vergleiche 7), welche die Sitzposition R1 auf der Sitzoberfläche 20s bei dem kürzesten Abstand mit der Sitzoberfläche 11s verbindet, sich in einer ringförmigen Form um die Achse C1 erstreckt. Wie in 11 veranschaulicht wird, vergrößert sich die Sitzabschnitt-Durchlassschnittfläche S2, so wie sich der Hubbetrag der Nadel 20 erhöht.
Zum Beispiel eine Durchlassschnittfläche eines Abschnitts des Kraftstoffdurchlasses 11b in dem Ventilöffnungszustand auf der stromabwärtigen Seite der Sitzposition R1, genauer gesagt der sich verjüngenden Oberfläche 111, und eines Abschnitts auf der stromabwärtigen Seite der sich verjüngenden Oberfläche 111, wird als eine Durchlassschnittfläche S3 zwischen Sitz und Einspritzloch bezeichnet werden. Die Durchlassschnittfläche S3 zwischen Sitz und Einspritzloch ist als eine kleinere Fläche einer Verbindungsoberflächen-Durchlassschnittfläche S3b, welche eine Durchlassschnittfläche auf der Verbindungsoberfläche 113 ist, und einer Körper-Bodenoberflächen-Durchlassschnittfläche S3a, welche eine Durchlassschnittfläche auf der Körper-Bodenoberfläche 112 ist, definiert.
Die Verbindungsoberflächen-Durchlassschnittfläche S3b ist als eine Fläche einer kegelförmigen Außenumfangsoberfläche definiert, die ausgebildet wird, indem verursacht wird, dass eine virtuelle Linie HT2 (vergleiche 7), welche die Verbindungsoberfläche 113 bei dem kürzesten Abstand mit der Sitzoberfläche 11s verbindet, sich in einer ringförmigen Form um die Achse C1 erstreckt. Die Körper-Bodenoberflächen-Durchlassschnittfläche S3a ist als eine Fläche einer kegelförmigen Außenumfangsoberfläche definiert, die ausgebildet wird, indem verursacht wird, dass eine virtuelle Linie HT3 (vergleiche 7), welche die Körper-Bodenoberfläche 112 bei dem kürzesten Abstand mit der Sitzoberfläche 11s verbindet, sich in einer ringförmigen Form um die Achse C1 erstreckt.
Wie in 7 veranschaulicht wird, ist die virtuelle Linie HT1, welche die Sitzabschnitt-Durchlassschnittfläche S2 betrifft, kürzer als die virtuelle Linie HT2, welche die Verbindungsoberflächen-Durchlassschnittfläche S3b betrifft. Die virtuelle Linie HT2, welche die Verbindungsoberflächen-Durchlassschnittfläche S3b betrifft, ist kürzer als die virtuelle Linie HT3, welche die Körper-Bodenoberflächen-Durchlassschnittfläche S3a betrifft. Ein Radius der kegelförmigen Außenumfangsoberfläche, welcher die Sitzabschnitt-Durchlassschnittfläche S2 betrifft, das heißt ein Abstand zwischen der Sitzposition R1 und der Achse C1, ist größer als ein Radius der kegelförmigen Außenumfangsoberfläche, der die Verbindungsoberflächen-Durchlassschnittfläche S3b betrifft. Ein Radius der kegelförmigen Außenumfangsoberfläche, welcher die Verbindungsoberflächen-Durchlassschnittfläche S3b betrifft, ist größer als ein Radius der kegelförmigen Außenumfangsoberfläche, der die Körper-Bodenoberflächen-Durchlassschnittfläche S3a betrifft.
Wie vorstehend beschrieben ist der Radius jeder kegelförmigen Außenumfangsoberfläche umso kürzer, je länger die virtuelle Linie (Erzeugende) ist. Ein Betrag, um welchen sich die Fläche der kegelförmigen Außenumfangsoberfläche aufgrund des Anhebens erhöht bzw. vergrößert, das heißt eine Steigung der durchgehenden Linie in 11, wird größer, so wie die kegelförmige Außenumfangsoberfläche einen größeren Radius aufweist. So wie die Fläche der kegelförmigen Außenumfangsoberfläche reduziert wird, wenn das Ventil geschlossen ist, wird ein zusätzlicher Flächenbetrag aufgrund eines Anhebens daher größer. Genauer gesagt ist ein Wert, wenn die Durchlassschnittfläche S3 zwischen Sitz und Einspritzloch geschlossen wird, zu der Zeit einer Ventilschließung größer als ein Wert (null) der Sitzabschnitt-Durchlassschnittfläche S2 zu der Zeit einer Ventilschließung, wie in 11 veranschaulicht wird. Ein zusätzlicher Betrag der Durchlassschnittfläche S3 zwischen Sitz und Einspritzloch aufgrund eines Anhebens ist kleiner als ein zusätzlicher Betrag der Sitzabschnitt-Durchlassschnittfläche S2.
Eine Strömungsrate eines Kraftstoffs, der ausgehend von dem Einspritzloch 11a eingespritzt wird, welche eine Menge (Einspritzrate) ist, die pro Zeiteinheit eingespritzt wird, ist gemäß der minimalen Durchlassschnittfläche in dem Durchlass spezifiziert, der das Einspritzloch 11a, einen Druck eines Kraftstoffs, der dem Kraftstoffeinspritzventil 1 zugeführt wird, Kraftstoffeigenschaften oder dergleichen beinhaltet. Die Kraftstoffeigenschaften sind zum Beispiel die Viskosität und eine spezifische Schwere des Kraftstoffs. Die minimale Durchlassschnittfläche beträgt den minimalen Wert aus der Einspritzloch-Durchlassschnittfläche S1, der Sitzabschnitt-Durchlassschnittfläche S2 und der Durchlassschnittfläche S3 zwischen Sitz und Einspritzloch. Da die Sitzabschnitt-Durchlassschnittfläche S2 und die Durchlassschnittfläche S3 zwischen Sitz und Einspritzloch sich aufgrund des Anhebens verändern, verändert sich die minimale Durchlassschnittfläche ebenfalls, und im Ergebnis verändert sich auch die Einspritzrate.
Kurz gesagt wird eine Strömungsrate eines Kraftstoffs, der dem Kraftstoffeinspritzventil 1 zugeführt wird, an einem Abschnitt gedrosselt, der die minimale Durchlassschnittfläche bis zu der Ausströmmündung 11out des Einspritzlochs 11a aufweist. In der folgenden Beschreibung ist ein Zustand, in welchem eine Strömungsrate (Einspritzrate) des Kraftstoffs, der ausgehend von der Ausströmmündung 11out eingespritzt wird, auf eine Strömungsrate eingeschränkt wird, die durch den Spalt (Sitzabschnitt) zwischen der Sitzoberfläche 20s und der Sitzoberfläche 11s gedrosselt wird, als ein Sitzabschnitt-Drosselzustand definiert. Ein Zustand, in welchem die Strömungsrate auf die Strömungsrate eingeschränkt ist, die durch das Einspritzloch 11a gedrosselt wird, ist als ein Einspritzloch-Drosselzustand definiert. Ein Zustand, in welchem die Strömungsrate auf eine Strömungsrate eingeschränkt wird, die durch einen Spalt zwischen Sitz und Einspritzloch gedrosselt wird, der ein Abschnitt des Kraftstoffdurchlasses 11b auf der stromabwärtigen Seite der Sitzoberfläche 11s ist, ist als ein Drosselzustand zwischen Sitz und Einspritzloch definiert.
So wie der Verschleiß der Sitzoberfläche 20s fortschreitet, bewegt sich die Sitzposition R1 zu der stromabwärtigen Seite. Daher gilt, dass die gesamte sich verjüngende Oberfläche 111 die Sitzoberfläche 11s sein kann, und die sich verjüngende Oberfläche 111 aus dem vorstehend beschriebenen „Abschnitt des Kraftstoffdurchlasses 11b auf der stromabwärtigen Seite der Sitzoberfläche 11s“ ausgenommen ist. Das heißt, der vorstehend beschriebene „Spalt zwischen Sitz und Einspritzloch“ entspricht der Sackkammer Q22.
11 veranschaulicht eine Veränderung hinsichtlich einer Durchlassschnittfläche eines Kraftstoffeinspritzventils als ein Vergleichsbeispiel in Hinblick auf die vorliegende Ausführungsform. Bei diesem Vergleichsbeispiel verändert sich der Drosselabschnitt in den folgenden drei Stufen gemäß einer Hubposition, wenn die Nadel 20 derart betrieben wird, dass diese ausgehend von der Ventilschließposition zu der Vollhubposition geöffnet wird.
Zuerst wird der Sitzabschnitt-Drosselzustand bei der ersten Stufe in einer Hubregion ausgehend von einer Ventilschließposition zu der ersten Zwischenposition gebracht (Hubbetrag = L2a). Bei der nächsten zweiten Stufe wird der Drosselzustand zwischen Sitz und Einspritzloch in einer Hubregion ausgehend von einer ersten Zwischenposition L2a zu einer zweiten Zwischenposition gebracht (Hubbetrag = L2b). Bei der nächsten dritten Stufe wird der Einspritzloch-Drosselzustand in einer Hubregion ausgehend von der zweiten Zwischenposition zu der Vollhubposition gebracht (Hubbetrag = L2).
Hierbei wird eine Instrumentenfehlervariation hinsichtlich einer Form oder einer Größe jedes Abschnitts der Nadel 20 oder des Einspritzloch-Körpers 11 bei einer Instrumentenfehlervariation hinsichtlich einer Einspritzmenge in Hinblick auf die Erregungszeit wiedergespiegelt, welche die Steuerung einer Einspritzmenge mit hoher Genauigkeit behindert. In einem Fall einer Struktur, bei welcher sich der Drosselabschnitt in drei Stufen verändert, wird eine Variation hinsichtlich der Einspritzmenge aufgrund der Variation hinsichtlich der Form und der Größe groß, und somit wird die Instrumentenfehlervariation hinsichtlich der Einspritzmenge groß.
Unter Berücksichtigung dieses Punkts ist das Kraftstoffeinspritzventil 1 gemäß dem ersten Aspekt derart konfiguriert, dass dieses ausgehend von der Ventilschließposition zu der Zwischenposition (Hubbetrag = L2a) in den Sitzabschnitt-Drosselzustand gebracht wird, und ausgehend von der Zwischenposition zu der Vollhubposition in den Einspritzloch-Drosselzustand gebracht wird, wie in 12 veranschaulicht. Das heißt, der Drosselabschnitt verändert sich in zwei Stufen des Sitzabschnitt-Drosselzustands und des Einspritzloch-Drosselzustands.
Nachfolgend werden Verfahren zur Umsetzung der zweistufigen Drossel unter Bezugnahme auf die 13 bis 15 beschrieben werden.
Ein erstes Verfahren, das in 13 veranschaulicht wird, ist ein Verfahren, bei welchem die Durchlassschnittfläche S3 zwischen Sitz und Einspritzloch zu der Zeit der Ventilschließung ausgehend von einer Position mit gestrichelter Linie zu einer Position mit durchgehender Linie in der Figur vergrößert wird. Der Ventilkörper-Trennabstand Ha kann zum Beispiel derart erhöht bzw. vergrößert werden, dass sich die Sackkammer Q22 in der Richtung der Achse C1 ausdehnt. Genauer gesagt kann der Krümmungsradius R22 der Ventilkörper-Spitzenoberfläche 22 erhöht bzw. vergrößert werden, der Krümmungsradius R112 der Körper-Bodenoberfläche 112 kann verringert werden, oder eine Neigung der Verbindungsoberfläche 113 kann steil sein.
Ein zweites Verfahren, das in 14 veranschaulicht wird, ist ein Verfahren, bei dem eine Erhöhungsgeschwindigkeit (Steigung) der Sitzabschnitt-Durchlassschnittfläche S2 aufgrund eines Anhebens reduziert wird. Ein Durchmesser der kegelförmigen Außenumfangsoberfläche mit der virtuellen Linie HT1 als die Erzeugende kann reduziert werden, indem zum Beispiel die Sitzposition R1 bewegt wird, die näher an der Achse C1 angeordnet ist, und die Position mit gestrichelter Linie in der Figur kann sich zu der Position mit durchgehender Linie verändern.
Ein drittes Verfahren, das in 15 veranschaulicht wird, ist ein Verfahren, bei dem die Einspritzloch-Durchlassschnittfläche S1 reduziert wird. Zum Beispiel kann die Position mit gestrichelter Linie in der Figur zu der Position mit durchgehender Linie verändert werden, indem die Anzahl der Einspritzlöcher 11a reduziert wird oder der Durchmesser der Einspritzlöcher 11a reduziert wird.
Wie vorstehend beschrieben kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Instrumentenfehlervariation hinsichtlich der Einspritzmenge in Hinblick auf die Erregungszeit, da sich der Drosselabschnitt in zwei Stufen verändert, verglichen mit einem Fall reduziert werden, bei welchem sich der Drosselabschnitt in drei Stufen verändert, wie vorstehend beschrieben.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Durchlassschnittfläche S3 zwischen Sitz und Einspritzloch kleiner als die Einspritzloch-Durchlassschnittfläche S1 in dem Ventilschließzustand, wie in den 13 bis 15 veranschaulicht wird. Dies zeigt an, dass das Volumen der Sackkammer Q22 zu der Zeit einer Ventilschließung kleiner ist als in einem Fall, bei welchem die Durchlassschnittfläche S3 zwischen Sitz und Einspritzloch größer ist als die Einspritzloch-Durchlassschnittfläche S1. Daher wird der vorstehend beschriebene Effekt gefördert, dass eine Leckagemenge reduziert wird. Der Einspritzloch-Drosselzustand wird in den Einspritzloch-Drosselzustand versetzt, ohne dass dieser in den Drosselzustand zwischen Sitz und Einspritzloch versetzt wird, und somit wird das Drosseln in zwei Stufen umgesetzt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform weist der Einspritzloch-Körper 11 die sich verjüngende Oberfläche 111 und die Körper-Bodenoberfläche 112 auf. Die sich verjüngende Oberfläche 111 ist eine Oberfläche, welche die Sitzoberfläche 11s beinhaltet und in einem Querschnitt der Nadel 20, der die Achse C1 beinhaltet, in einer linearen Form ausgebildet ist. Die Körper-Bodenoberfläche 112 ist eine Oberfläche, welche die Einströmmündung 11in beinhaltet, die in einer Form ausgebildet ist, die von der sich verjüngenden Oberfläche 111 ausgespart ist. Demgemäß ist das Volumen des stromabwärtigen Sitzdurchlasses Q20 kleiner als das in einem Fall, bei welchem die Körper-Bodenoberfläche 112 nicht in einer Form ausgebildet ist, die ausgehend von der sich verjüngenden Oberfläche 111 ausgespart ist. Daher wird der vorstehend beschriebene Effekt gefördert, dass eine Leckagemenge reduziert wird, und der Einspritzloch-Drosselzustand wird in den Einspritzloch-Drosselzustand versetzt, ohne dass dieser in den Drosselzustand zwischen Sitz und Einspritzloch versetzt wird, und somit wird das Drosseln in zwei Stufen umgesetzt.
Zweite Ausführungsform
Bei der ersten Ausführungsform wird der Sitzabschnitt-Drosselzustand in den Einspritzloch-Drosselzustand versetzt, um eine Struktur umzusetzen, bei welcher sich der Drosselabschnitt in zwei Stufen verändert. Im Gegensatz dazu wird der Sitzabschnitt-Drosselzustand bei der vorliegenden Ausführungsform in die Drossel zwischen Sitz und Einspritzloch versetzt. Der Sitzabschnitt-Drosselzustand kann zum Beispiel in die Drossel zwischen Sitz und Einspritzloch versetzt werden, und kann anschließend nicht in den Einspritzloch-Drosselzustand versetzt werden, indem der Hubbetrag bei der Vollhubposition reduziert wird, und somit kann eine zweistufige Drossel umgesetzt werden, wie in 16 veranschaulicht wird.
Andere Konfigurationen bei der vorliegenden Ausführungsform sind die gleichen wie die bei der ersten Ausführungsform. Zum Beispiel ist die Durchlassschnittfläche S3 zwischen Sitz und Einspritzloch derart eingestellt, dass diese kleiner ist als die Einspritzloch-Durchlassschnittfläche S1 in dem Ventilschließzustand.
Selbst bei der zweistufigen Drosselstruktur gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es auf die gleiche Weise wie bei der ersten Ausführungsform möglich, einen Effekt zu erzielen, dass eine Instrumentenfehlervariation bei einer Einspritzmenge in Hinblick auf die Erregungszeit verglichen mit einem Fall der dreistufigen Drosselstruktur reduziert wird.
Dritte Ausführungsform
Bei der ersten Ausführungsform ist die gesamte Ventilkörper-Spitzenoberfläche 22 derart gekrümmt, dass die Ventilkörper-Spitzenoberfläche 22 derart gekrümmt ist, dass diese sich hin zu der Körper-Bodenoberfläche 112 wölbt. Im Gegensatz dazu ist bei der vorliegenden Ausführungsform eine flache Oberfläche 22a, die sich senkrecht zu der Richtung der Achse C1 erstreckt, an der Spitze der Nadel 20 vorgesehen, die sich auf der stromabwärtigen Seite der Sitzoberfläche 20s befindet, wie in 17 veranschaulicht wird. Der Abschnitt, welcher ein anderer ist als die flache Oberfläche 22a, ist auf die gleiche Weise gekrümmt wie bei der ersten Ausführungsform.
Bei der ersten Ausführungsform ist die gesamte Körper-Bodenoberfläche 112 derart gekrümmt, dass die Körper-Bodenoberfläche 112 in einer Ausrichtung weg von der Ventilkörper-Spitzenoberfläche 22 gekrümmt ist. Im Gegensatz dazu ist bei der vorliegenden Ausführungsform eine flache Oberfläche 112b, die sich senkrecht zu der Richtung der Achse C1 erstreckt, an der Mitte der Körper-Bodenoberfläche 112 vorgesehen, die näher an der Achse C1 angeordnet ist als das Einspritzloch 11a, wie in 17 veranschaulicht wird. Ein Abschnitt, welcher ein anderer ist als die flache Oberfläche 112b, ist auf die gleiche Weise gekrümmt wie bei der ersten Ausführungsform.
Demgemäß ist das Volumen der Sackkammer Q22 zu der Zeit einer Ventilschließung kleiner als das in einem Fall der Gesamtkrümmung, bei welchem die flache Oberfläche 22a nicht auf der Ventilkörper-Spitzenoberfläche 22 vorgesehen ist. Auf ähnliche Weise ist das Volumen der Sackkammer Q22 zu der Zeit einer Ventilschließung kleiner als das in einem Fall der Gesamtkrümmung, bei welchem die flache Oberfläche 112b nicht auf der Körper-Bodenoberfläche 112 vorgesehen ist. Daher wird der vorstehend beschriebene Effekt gefördert, dass eine Leckagemenge reduziert wird, und der Einspritzloch-Drosselzustand wird in den Einspritzloch-Drosselzustand versetzt, ohne dass dieser in den Drosselzustand zwischen Sitz und Einspritzloch versetzt wird, und somit wird das Drosseln in zwei Stufen umgesetzt.
Vierte Ausführungsform
Das Einspritzloch 11a gemäß der ersten Ausführungsform weist eine gerade Form auf, in welcher eine Durchlassschnittfläche von der Einströmmündung 11 in zu der Ausströmmündung 11out einheitlich ist. Die Durchlassschnittfläche ist eine Fläche bzw. ein Bereich des Einspritzlochs 11a in der Richtung, die senkrecht zu einer Achse C2 verläuft. Die Achse C2 ist eine Linie, welche den Mittelpunkt der Einströmmündung 11in mit dem Mittelpunkt der Ausströmmündung 11out verbindet. Im Gegensatz dazu ist bei der vorliegenden Ausführungsform, wie in 18 veranschaulicht wird, eine Form des Einspritzlochs 11a in dem Querschnitt, der die Achse C2 beinhaltet, eine sich verjüngende Form, deren Durchmesser sich ausgehend von der Einströmmündung 11in zu der Ausströmmündung 11out allmählich verringert, und ein Öffnungsbereich der Einströmmündung 11in ist größer als ein Öffnungsbereich der Ausströmmündung 11out.
Wie vorstehend beschrieben ist bei der vorliegenden Ausführungsform der Öffnungsbereich der Einströmmündung 11in größer als der Öffnungsbereich der Ausströmmündung 11out. Daher wird ein Kraftstoff in der Sackkammer Q22 derart gefördert, dass dieser in die Einströmmündung 11in strömt, unmittelbar nachdem das Ventil geschlossen wird, verglichen mit einem Fall mit einer geraden Form. Daher kann die vorstehend beschriebene Abführeigenschaft eines Restkraftstoffs verbessert werden. Da die Öffnungsfläche bzw. der Öffnungsbereich der Einströmmündung 11in größer ist als die Öffnungsfläche bzw. der Öffnungsbereich der Ausströmmündung 11out, kann die vorstehend beschriebene Eindringkraft erhöht werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die zweistufige Drosselstruktur, die in den 12 und 16 veranschaulicht wird, erzielt werden, indem ein Verjüngungswinkel des Einspritzlochs 11a angepasst wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform entsprechen eine Durchlassschnittfläche der Ausströmmündung 11out oder ein Abschnitt in deren Nähe der Einspritzloch-Durchlassschnittfläche S1, die zu der Einspritzlochdrossel beiträgt.
Fünfte Ausführungsform
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist eine Form des Einspritzlochs 11a in einem Querschnitt, der eine Achse C2 beinhaltet, eine gestufte Form, die einen stromaufwärtigen Abschnitt 11a1 des Einspritzlochs, welcher ein Abschnitt ist, der eine große Durchlassschnittfläche aufweist, und einen stromabwärtigen Abschnitt 11a2 des Einspritzlochs, welcher ein Abschnitt ist, der eine kleine Durchlassschnittfläche aufweist, aufweist, wie in 19 veranschaulicht wird. Die Durchlassschnittfläche ist eine Fläche bzw. ein Bereich des Einspritzlochs 11a in der Richtung, die senkrecht zu der Achse C2 verläuft, und die Achse C2 ist eine Linie, welche den Mittelpunkt der Einströmmündung 11in mit dem Mittelpunkt der Ausströmmündung 11out verbindet. Der stromaufwärtige Abschnitt 11a1 des Einspritzlochs und der stromabwärtige Abschnitt 11a2 des Einspritzlochs weisen eine gerade Form auf, die sich mit einem konstanten Durchmesser in der Richtung der Achse C2 erstreckt, und ein Durchmesser des stromaufwärtigen Abschnitts 11a1 des Einspritzlochs ist größer als ein Durchmesser des stromabwärtigen Abschnitts 11a2 des Einspritzlochs. Daher ist der Öffnungsbereich der Einströmmündung 11in größer als der Öffnungsbereich der Ausströmmündung 11out.
Wie vorstehend beschrieben ist auch bei der vorliegenden Ausführungsform der Öffnungsbereich der Einströmmündung 11in auf die gleiche Weise wie bei der vierten Ausführungsform größer als der Öffnungsbereich der Ausströmmündung 11out, und somit ist es möglich, die Abführeigenschaft eines Restkraftstoffs zu verbessern und die Eindringkraft zu erhöhen.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die zweistufige Drosselstruktur, die in den 12 und 16 veranschaulicht wird, erzielt werden, indem eine Form des stromabwärtigen Abschnitts 11a2 des Einspritzlochs angepasst wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform entspricht die Durchlassschnittfläche des stromabwärtigen Abschnitts 11a2 des Einspritzlochs der Einspritzloch-Durchlassschnittfläche S1, die zu der Einspritzlochdrossel beiträgt.
Sechste Ausführungsform
Bei der vorliegenden Ausführungsform, die in 20 veranschaulicht wird, ist eine Aussparung 11d auf der Außenoberfläche 114 des Körpers vorgesehen. Die Aussparung 11d ist kreisförmig, wenn diese ausgehend von der Richtung der Achse C2 betrachtet wird, und ein Durchmesser der Aussparung 11d ist größer als ein Durchmesser der Ausströmmündung 11 out, um so die Ausströmmündung 11 out darin zu beinhalten. Die kreisförmige Mitte der Aussparung 11d fällt mit der Achse C2 des Einspritzlochs 11a zusammen. Die Aussparung 11d wird auf diese Weise vorgesehen, und somit wird eine Länge des Einspritzlochs 11a reduziert, und die Eindringkraft eines Kraftstoffs, der ausgehend von der Ausströmmündung 11out eingespritzt wird, wird reduziert. Es ist möglich, eine Reduzierung hinsichtlich einer Dickenabmessung in einem Abschnitt des Einspritzloch-Körpers 11 zu unterbinden, welcher ein anderer ist als das Einspritzloch 11a, und somit eine erhebliche Verringerung hinsichtlich der Festigkeit des Einspritzloch-Körpers 11 zu unterbinden.
In einem Fall der Struktur, die in 20 veranschaulicht wird, ist, ähnlich wie bei jeder der vorstehenden Ausführungsformen, das Volumen V2a des Einspritzlochs 11a ein Volumen ausgehend von der Einströmmündung 11in zu der Ausströmmündung 11 out, und ein Volumen der Aussparung 11d ist nicht in dem Volumen V2a des Einspritzlochs 11a beinhaltet. Ein Kraftstoff, der in der Aussparung 11d vorhanden ist, liegt in einem druckentlasteten Zustand vor, und ein Abschnitt, in welchem der Kraftstoff in dem druckentlasteten Zustand vorhanden ist, gilt nicht als ein Teil des Einspritzlochs 11a. Das Gesamtvolumen V2 der Einspritzlöcher ist größer als das zentrale Prismenvolumen V1 in dem Aufsitzzustand.
Bei der Struktur, welche die Aussparung 11d beinhaltet, die in 20 veranschaulicht wird, kann eine Form des Einspritzlochs 11a die gerade Form sein, die in 7 veranschaulicht wird, diese kann die sich verjüngende Form sein, die in 18 veranschaulicht wird, und diese kann eine umgekehrte sich verjüngende Form sein, bei welcher eine Ausrichtung der Verjüngung umgekehrt zu der Ausrichtung in 18 verläuft.
Siebte Ausführungsform
Das Kraftstoffeinspritzventil 1 gemäß der ersten Ausführungsform beinhaltet den beweglichen Kern 30, welcher eine dem Kern zugewandte Oberfläche 31c aufweist (vergleiche 3). Aufgrund dieser Konfiguration sind ein magnetischer Fluss (eingehender magnetischer Fluss), der in den beweglichen Kern 30 eintritt, und ein magnetischer Fluss (ausgehender magnetischer Fluss), der den beweglichen Kern 30 verlässt, in unterschiedlichen Ausrichtungen angeordnet (vergleiche den Pfeil mit gestrichelter Linie in 3). Das heißt, während einer ausgewählt aus dem eingehenden und dem ausgehenden magnetischen Fluss ein magnetischer Fluss ist, der in der Richtung der Achse C1 in den beweglichen Kern 30 eintritt und diesen verlässt, um eine Ventilöffnungskraft auf den beweglichen Kern 30 auszuüben, ist der andere ausgewählt aus dem eingehenden und dem ausgehenden magnetischen Fluss ein magnetischer Fluss, der in der radialen Richtung des beweglichen Kerns 30 in den beweglichen Kern 30 eintritt und diesen verlässt, um nicht zu der Ventilöffnungskraft beizutragen.
Im Gegensatz dazu beinhaltet ein Kraftstoffeinspritzventil 1A der vorliegenden Ausführungsform, die in 21 veranschaulicht wird, einen beweglichen Kern 30A, der zwei dem Kern zugewandte Oberflächen, das heißt eine erste dem Kern zugewandte Oberfläche 31c1 und eine zweite dem Kern zugewandte Oberfläche 31c2 aufweist. Das Kraftstoffeinspritzventil 1A beinhaltet einen ersten festen Kern 131, der eine Ansaugoberfläche aufweist, die der ersten dem Kern zugewandten Oberfläche 31c1 zugewandt angeordnet ist, und einen zweiten festen Kern 132, der eine Ansaugoberfläche aufweist, die der zweiten dem Kern zugewandten Oberfläche 31c2 zugewandt angeordnet ist. Das nicht-magnetische Bauteil 14 ist zwischen dem ersten festen Kern 131 und dem zweiten festen Kern 132 angeordnet. Bei dieser Konfiguration werden sowohl der eingehende als auch der ausgehende magnetische Fluss zu magnetischen Flüssen, die in der Richtung der Achse C1 in den beweglichen Kern 30A eintreten und diesen verlassen, um eine Ventilöffnungskraft auf den beweglichen Kern 30A auszuüben (vergleiche einen Pfeil mit gestrichelter Linie in 21). Der bewegliche Kern 30A und die Nadel 20 sind über ein Verbindungsbauteil 70 verbunden, und ein Öffnungsbauteil 71 ist an dem Verbindungsbauteil 70 angebracht.
Wenn die Spule 17 erregt wird, um die Nadel 20 derart zu betreiben, dass diese geöffnet wird, wird der bewegliche Kern 30A durch sowohl die erste dem Kern zugewandte Oberfläche 31c1 als auch die zweite dem Kern zugewandte Oberfläche 31c2 zu den festen Kernen 131 und 132 angesaugt. Folglich wird die Nadel 20 derart betrieben, dass diese zusammen mit dem beweglichen Kern 30A, dem Verbindungsbauteil 70 und dem Öffnungsbauteil 71 geöffnet wird. An der Vollhubposition der Nadel 20 kommt das Verbindungsbauteil 70 mit dem Stopper bzw. Verschluss 131a in Kontakt, der an dem ersten festen Kern 131 fixiert ist, und die erste dem Kern zugewandte Oberfläche 31c1 sowie die zweite dem Kern zugewandte Oberfläche 31c2 kommen nicht mit den festen Kernen 131 und 132 in Kontakt.
Wenn die Erregung der Spule 17 gestoppt wird, um die Nadel 20 zu schließen, wird eine elastische Kraft des zweiten Federbauteils SP2, die auf den beweglichen Kern 30 ausgeübt wird, auf das Öffnungsbauteil 71 ausgeübt. Folglich wird die Nadel 20 derart betrieben, dass diese zusammen mit dem beweglichen Kern 30A, dem Verbindungsbauteil 70 und dem Öffnungsbauteil 71 geschlossen wird.
Ein Gleitbauteil 72 ist an dem beweglichen Kern 30A angebracht und wird derart betrieben, dass dieses zusammen mit dem beweglichen Kern 30A geöffnet und geschlossen wird. Das Gleitbauteil 72 gleitet in Hinblick auf eine Abdeckung 132a, die an dem zweiten festen Kern 132 fixiert ist, in der Richtung der Achse C1. Zusammenfassend wird die Nadel 20, die derart betrieben wird, dass diese zusammen mit dem beweglichen Kern 30A, dem Gleitbauteil 72, dem Verbindungsbauteil 70 und dem Öffnungsbauteil 71 geöffnet und geschlossen wird, durch das Gleitbauteil 72 radial gelagert.
Ein Kraftstoff, der in einen Strömungspfad 13a geströmt ist, der innerhalb des festen Kerns 13 vorgesehen ist, strömt in dieser Reihenfolge durch einen internen Durchlass 71a des Öffnungsbauteils 71, eine Öffnung 71b, die in dem Öffnungsbauteil 71 vorgesehen ist, und eine Öffnung 73a, die in dem Bewegungsbauteil 73 vorgesehen ist, und strömt anschließend in einen Strömungspfad 12b. Ein Bewegungsbauteil 73 ist ein Bauteil, das derart in der Richtung der Achse C1 bewegt wird, dass dieses die Öffnung 71b öffnet und schließt, und der Grad einer Drossel eines Strömungspfads zwischen dem Strömungspfad 13a und dem Strömungspfad 12b wird verändert, indem das Bewegungsbauteil 73 die Öffnung 71b öffnet und schließt.
Das Kraftstoffeinspritzventil 1A gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist ebenfalls die zweistufige Drosselstruktur auf, und kann somit eine Instrumentenfehlervariation bei einer Einspritzmenge in Hinblick auf die Erregungszeit einschränken.
Achte Ausführungsform
Das Kraftstoffeinspritzventil 1 gemäß der ersten Ausführungsform beinhaltet den einzelnen Aktuator, der die Spule 17, den festen Kern 13 und den beweglichen Kern 30 aufweist, und der Aktuator übt eine Ventilschließkraft auf die Nadel 20 aus. Im Gegensatz dazu beinhaltet ein Kraftstoffeinspritzventil 1B der vorliegenden Ausführungsform, die in 22 veranschaulicht wird, zwei Aktuatoren, die eine Ventilschließkraft auf die Nadel 20 ausüben. Das heißt, es sind zusätzlich zu der gleichen Spule 17, dem festen Kern 13 und dem beweglichen Kern 30 wie bei der ersten Ausführungsform eine zweite Spule 170, ein fester Kern 130 und ein beweglicher Kern 30B vorgesehen.
Genauer gesagt sind die festen Kerne 13 und 130 sowie die Spulen 17 und 170 in der Richtung der Achse C1 an unterschiedlichen Positionen auf dem Hauptkörper 12 fixiert. Die zwei beweglichen Kerne 30 und 30B sind in der Richtung der Achse C1 Seite an Seite an Positionen angeordnet, die jeweils den Ansaugoberflächen der festen Kerne 13 und 130 zugewandt angeordnet sind. Die beweglichen Kerne 30 und 30B sind an der Nadel 20 fixiert und in der Richtung der Achse C1 gleitbar in dem Hauptkörper 12 angeordnet.
Wenn die Nadel 20 derart betrieben wird, dass diese sich öffnet, werden die zwei Spulen 17 und 170 erregt und die zwei beweglichen Kerne 30 und 30B werden zu den festen Kernen 13 und 130 angesaugt. Folglich wird die Nadel 20, die an den beweglichen Kernen 30 und 30B fixiert ist, derart betrieben, dass diese sich entgegen der elastischen Kraft des ersten Federbauteils SP1 öffnet. Wenn die Nadel 20 derart betrieben wird, dass diese geschlossen wird, wird die Erregung der zwei Spulen 17 und 170 gestoppt, und die Nadel 20 wird derart betrieben, dass diese durch die elastische Kraft des ersten Federbauteils SP1 geschlossen wird, die auf den beweglichen Kern 30 ausgeübt wird.
Das Kraftstoffeinspritzventil 1B gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist ebenfalls die zweistufige Drosselstruktur auf, und kann somit eine Instrumentenfehlervariation bei einer Einspritzmenge in Hinblick auf die Erregungszeit einschränken.
Andere Ausführungsformen
Obwohl die Mehrzahl von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung vorstehend beschrieben worden sind, können zusätzlich zu einer Kombination der Konfigurationen, die in der Beschreibung der jeweiligen Ausführungsformen beschrieben worden sind, Konfigurationen bei der Mehrzahl von Ausführungsformen teilweise kombiniert werden, selbst wenn die Konfigurationen nicht offenbart sind, solange bei der Kombination kein Problem auftritt. Es wird zudem angenommen, dass eine nicht offenbarte Kombination der Konfigurationen, die bei der Mehrzahl von Ausführungsformen und Modifikationen beschrieben werden, durch die folgende Beschreibung offenbart wird.
Bei jeder der vorstehenden Ausführungsformen ist die Durchlassschnittfläche S3 zwischen Sitz und Einspritzloch derart eingestellt, dass diese kleiner ist als die Einspritzloch-Durchlassschnittfläche S1 in dem Ventilschließzustand, aber die Durchlassschnittfläche S3 zwischen Sitz und Einspritzloch kann auch derart eingestellt sein, dass diese größer ist als die Einspritzloch-Durchlassschnittfläche S1 in dem Ventilschließzustand.
Bei der ersten Ausführungsform weisen alle der Mehrzahl von Einspritzlöchern 11a die gleiche Form auf. Im Gegensatz dazu kann das Kraftstoffeinspritzventil mit einer Mehrzahl von Typen von Einspritzlöchern 11a vorgesehen sein, die unterschiedliche Größen aufweisen. Bei der ersten Ausführungsform sind alle der Mehrzahl von Einspritzlöchern 11a auf dem gleichen zentralen virtuellen Einströmkreis R2 angeordnet. Im Gegensatz dazu kann das Kraftstoffeinspritzventil mit jeweiligen Einspritzlöchern 11a vorgesehen sein, die auf virtuellen Kreisen angeordnet sind, die unterschiedliche Größen aufweisen.
In dem Beispiel, das in 12 veranschaulicht wird, gleichen der Hubbetrag der vorderen Stufe, welcher ein Hubbetrag ausgehend von der Ventilschließposition zu der ersten Zwischenposition L2a ist, und der Hubbetrag der hinteren Stufe, welcher ein Hubbetrag ausgehend von der ersten Zwischenposition L2a zu der Vollhubposition ist, einander. Im Gegensatz dazu kann der Hubbetrag der vorderen Stufe kleiner sein als der Hubbetrag der hinteren Stufe, oder der Hubbetrag der vorderen Stufe kann größer sein als der Hubbetrag der hinteren Stufe.
Bei der ersten Ausführungsform ist der Spaltabstand H der Einströmmündung als ein Spaltabstand an dem Mittelpunkt A der Einströmmündung definiert. Im Gegensatz dazu kann der Spaltabstand H der Einströmmündung als ein Spaltabstand an einer Position in dem Umfangsrand der Einströmmündung 11in, die am weitesten von der Achse C1 entfernt angeordnet ist, definiert sein, oder dieser kann als ein Spaltabstand an einer Position in dem Umfangsrand der Einströmmündung 1 1in, die am nächsten an der Achse C1 angeordnet ist, definiert sein. Der Spaltabstand H der Einströmmündung kann als ein Spaltabstand an einer Position in dem Umfangsrand der Einströmmündung 11in, welche den zentralen virtuellen Einströmkreis R2 schneidet, definiert sein.
Bei der ersten Ausführungsform ist der Abstand L zwischen Einspritzlöchern derart eingestellt, dass dieser kleiner ist als der Spaltabstand H der Einströmmündung, wenn der Abstand L zwischen Einspritzlöchern und der Spaltabstand H der Einströmmündung jedes der Mehrzahl von Einspritzlöchern 11a der gleiche ist. Im Gegensatz dazu kann zumindest ein Abstand zwischen Einspritzlöchern derart eingestellt sein, dass dieser kleiner ist als zumindest ein Spaltabstand der Einströmmündung, wenn unterschiedliche Abstände zwischen Einspritzlöchern und Spaltabstände der Einströmmündung vorliegen. Alternativ kann ein Abstand zwischen den zwei benachbarten Einspritzlöchern 11a derart eingestellt sein, dass dieser kleiner ist als der Spaltabstand der Einströmmündung eines der zwei Einspritzlöcher 11a.
Bei der ersten Ausführungsform ist der Spaltabstand H der Einströmmündung, welcher eine Größe des Spalts zwischen der Außenoberfläche der Nadel 20 und der Einströmmündung 11in ist, ein Trennabstand von der Nadel 20 an dem Mittelpunkt A der Einströmmündung 11in. Im Gegensatz dazu kann der Spaltabstand H der Einströmmündung ein Trennabstand von der Nadel 20 an einem Abschnitt des Einspritzlochs 11a sein, welcher ein anderer ist als der Mittelpunkt A. Zum Beispiel kann der Spaltabstand H der Einströmmündung ein Trennabstand in der Richtung der Achse C1 an einer Position sein, die am weitesten von der Nadel 20 in dem Einspritzloch 11a entfernt angeordnet ist, oder dieser kann ein Trennabstand in der Richtung der Achse C1 an einer Position sein, die am nächsten an dieser angeordnet ist.
Bei der ersten Ausführungsform ist das Kraftstoffeinspritzventil 1 ein mittig angeordneter Typ, der an einem Abschnitt des Zylinderkopfs angebracht ist, der sich an der Mitte der Brennkammer 2 befindet und einen Kraftstoff von oberhalb bzw. über der Brennkammer 2 in der Richtung der Mittellinie des Kolbens einspritzt. Im Gegensatz dazu kann das Kraftstoffeinspritzventil ein an einer Seite angeordneter Typ sein, der an einem Abschnitt des Zylinderblocks angebracht ist, der sich auf der Seite der Brennkammer 2 befindet und ausgehend von der Seite der Brennkammer 2 einen Kraftstoff einspritzt.
Bei der ersten Ausführungsform ist der bewegliche Abschnitt M in der radialen Richtung an zwei Stellen gelagert, wie beispielsweise dem Abschnitt (Nadelspitzenabschnitt) der Nadel 20, welcher der Innenwandoberfläche 11c des Einspritzloch-Körpers 11 und der Außenumfangsoberfläche 51d des Bechers 50 zugewandt ist. Bei der siebten Ausführungsform ist der bewegliche Abschnitt in der radialen Richtung an zwei Stellen gelagert, wie beispielsweise dem Nadelspitzenabschnitt und dem Gleitbauteil 72. Im Gegensatz dazu kann der bewegliche Abschnitt M auch ausgehend von der radialen Richtung an zwei Stellen wie beispielsweise der Außenumfangsoberfläche des beweglichen Kerns 30 und dem Nadelspitzenabschnitt gelagert sein.
Bei der ersten Ausführungsform ist der innere Kern 32 aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt, aber dieser kann auch aus einem magnetischen Material hergestellt sein. Wenn der innere Kern 32 aus einem magnetischen Material hergestellt ist, kann der innere Kern 32 aus einem schwachen magnetischen Material hergestellt sein, dass einen schwächeren Magnetismus aufweist als das des äußeren Kerns 31. Auf ähnliche Weise können die Nadel 20 und das Führungsbauteil 60 aus einem schwachen magnetischen Material hergestellt sein, das einen schwächeren Magnetismus aufweist als das des äußeren Kerns 31.
Bei der ersten Ausführungsform wird der Becher 50 zu der Zeit, zu welcher der bewegliche Kern 30 um einen vorgegebenen Betrag bewegt wird, zwischen dem beweglichen Kern 30 und dem ersten Federbauteil SP1 eingeschoben, um eine Kern-Verstärkungs-Struktur zu erzielen, bei welcher der bewegliche Kern 30 mit der Nadel 20 in Kontakt gebracht wird, um einen Ventilöffnungsbetrieb zu starten. Im Gegensatz dazu kann eine Kern-Verstärkungs-Struktur verwendet werden, bei welcher der Becher 50 weggelassen wird, ein drittes Federbauteil vorgesehen ist, das sich von dem ersten Federbauteil SP1 unterscheidet, und der bewegliche Kern 30 durch das dritte Federbauteil hin zu der Seite des Einspritzlochs vorgespannt wird.
Wie vorstehend beschrieben ist die Region, die durch die Gerade L10 umgeben ist, welche die Abschnitte verbindet, die am nächsten zu der Achse C1 der Umfangsränder der jeweiligen Einströmmündungen 11in angeordnet sind, als die virtuelle Region definiert. Wie in 6 veranschaulicht wird, kann diese virtuelle Region ein punktsymmetrisches und ein regelmäßiges Vieleck mit der Achse C1 als Symmetriezentrum aufweisen, oder diese kann eine nicht-punktsymmetrische Form aufweisen.
Bei jeder der vorstehenden Ausführungsformen ist das Einspritzloch 11a aus der sich verjüngenden Oberfläche 111, der Körper-Bodenoberfläche 112 und der Verbindungsoberfläche 113, die den Kraftstoffdurchlass 11b ausbilden, in der Körper-Bodenoberfläche 112 vorgesehen. Im Gegensatz dazu kann das Einspritzloch 11a in einem Abschnitt der sich verjüngenden Oberfläche 111 auf der stromabwärtigen Seite der Sitzoberfläche 11s oder der Verbindungsoberfläche 113 vorgesehen sein.
Bei jeder der vorstehenden Ausführungsformen ist die Nadel 20 dazu konfiguriert, bezüglich des beweglichen Kerns 30 beweglich zu sein, aber der bewegliche Kern 30 und die Nadel 20 können integral derart konfiguriert sein, dass diese nicht relativ beweglich sind. Es ist erforderlich, dass der bewegliche Kern 30 auf eine anfängliche Position bzw. Ausgangsposition zurückkehrt, wenn der zweite und nachfolgende Einspritzbetriebe durchgeführt werden, welche die geteilte Einspritzung betreffen. Allerdings ist die Nadel 20 derart schwer, dass diese in einfacher Weise einem Ventilschließabprall unterzogen wird, wenn der bewegliche Kern 30 und die Nadel 20 integral konfiguriert sind, wie vorstehend beschrieben. Somit wird der Effekt, dass ein Abprallen reduziert wird, indem der Aufsitzwinkel θ auf 90 Grad oder weniger eingestellt wird, in einem Fall der vorstehend beschriebenen integrierten Konfiguration geeignet erzielt.
Eine Form des Einspritzlochs 11a gemäß der vierten Ausführungsform ist eine sich verjüngende Form eines Durchmessers, der sich ausgehend von der Einströmmündung 11in zu der Ausströmmündung 11out allmählich verringert (vergleiche 18). Im Gegensatz dazu kann das Einspritzloch 11a auch eine umgekehrte sich verjüngende Form aufweisen, die sich entgegengesetzt zu der Form in 18 verjüngt, wie in 23 veranschaulicht wird. Das heißt, die Form des Einspritzlochs 11a in dem Querschnitt, der die Achse C2 beinhaltet, ist eine sich verjüngende Form, deren Durchmesser sich ausgehend von der Einströmmündung 11in zu der Ausströmmündung 11out allmählich erhöht bzw. vergrößert, und ein Öffnungsbereich der Einströmmündung 11in ist kleiner als ein Öffnungsbereich der Ausströmmündung 11out. Bei dem Beispiel, das in 23 veranschaulicht wird, entsprechen eine Durchlassschnittfläche der Einströmmündung 11in oder ein Abschnitt in deren Nähe der Einspritzloch-Durchlassschnittfläche S1, die zu der Einspritzlochdrossel beiträgt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2018222657 [0001]
JP 2016098702 A [0004]

Claims

Kraftstoffeinspritzventil, aufweisend: einen Einspritzloch-Körper (11), der ein Einspritzloch (11a) aufweist, das dazu konfiguriert ist, um Kraftstoff einzuspritzen; einen Ventilkörper (20), der eine Sitzoberfläche (20s) aufweist, die dazu konfiguriert ist, von einer Sitzoberfläche (11s) des Einspritzloch-Körpers getrennt und auf diese aufgesetzt zu sein; und einen Kraftstoffdurchlass (11b) zwischen dem Einspritzloch-Körper und dem Ventilkörper, wobei der Kraftstoffdurchlass dazu konfiguriert ist, mit einer Einströmmündung (11in) des Einspritzlochs in Verbindung zu stehen, und dazu konfiguriert ist, aufgrund einer Trennung und eines Aufsitzens des Ventilkörpers geöffnet und geschlossen zu werden, wobei die Sitzoberfläche gekrümmt ist und hin zu der Sitzoberfläche gewölbt ist, eine Strömungsrate des Kraftstoffs, der ausgehend von dem Einspritzloch eingespritzt ist, in einem Sitzabschnitt-Drosselzustand auf eine Strömungsrate eingeschränkt ist, die durch einen Spalt zwischen der Sitzoberfläche und der Sitzoberfläche gedrosselt ist, die Strömungsrate des Kraftstoffs in einem Einspritzloch-Drosselzustand auf eine Strömungsrate eingeschränkt ist, die durch das Einspritzloch gedrosselt ist, und wenn der Ventilkörper derart betrieben ist, dass dieser ausgehend von einer Ventilschließposition zu einer Vollhubposition geöffnet ist, der Sitzabschnitt-Drosselzustand ausgehend von der Ventilschließposition zu einer vorgegebenen Zwischenposition gebracht ist, und der Einspritzloch-Drosselzustand ausgehend von der Zwischenposition zu der Vollhubposition gebracht ist.
Kraftstoffeinspritzventil, aufweisend: einen Einspritzloch-Körper (11), der ein Einspritzloch (11a) aufweist, das dazu konfiguriert ist, um Kraftstoff für eine Verbrennung einer Maschine mit interner Verbrennung einzuspritzen; einen Ventilkörper (20), der eine Sitzoberfläche (20s) aufweist, die dazu konfiguriert ist, von einer Sitzoberfläche (11s) des Einspritzloch-Körpers getrennt und auf diese aufgesetzt zu sein; und einen Kraftstoffdurchlass (11b) zwischen dem Einspritzloch-Körper und dem Ventilkörper, wobei der Kraftstoffdurchlass dazu konfiguriert ist, mit einer Einströmmündung (11in) des Einspritzlochs in Verbindung zu stehen, und dazu konfiguriert ist, aufgrund einer Trennung und eines Aufsitzens des Ventilkörpers geöffnet und geschlossen zu werden, wobei die Sitzoberfläche gekrümmt ist und hin zu der Sitzoberfläche gewölbt ist, und eine Strömungsrate des Kraftstoffs, der ausgehend von dem Einspritzloch eingespritzt ist, in einem Sitzabschnitt-Drosselzustand auf eine Strömungsrate eingeschränkt ist, die durch einen Spalt zwischen der Sitzoberfläche und der Sitzoberfläche gedrosselt ist, der Kraftstoff in einem Drosselzustand zwischen Sitz und Einspritzloch auf eine Strömungsrate eingeschränkt ist, die durch einen Spalt zwischen Sitz und Einspritzloch gedrosselt ist, der ein Abschnitt des Kraftstoffdurchlasses auf einer stromabwärtigen Seite der Sitzoberfläche ist, und wenn der Ventilkörper derart betrieben ist, dass dieser ausgehend von einer Ventilschließposition zu einer Vollhubposition geöffnet ist, der Sitzabschnitt-Drosselzustand ausgehend von der Ventilschließposition zu einer vorgegebenen Zwischenposition gebracht ist, und der Drosselzustand zwischen Sitz und Einspritzloch ausgehend von der Zwischenposition zu der Vollhubposition gebracht ist.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Durchlassschnittfläche eines Spalts zwischen Sitz und Einspritzloch, welche der Abschnitt des Kraftstoffdurchlasses auf der stromabwärtigen Seite der Sitzoberfläche ist, eine Durchlassschnittfläche (S3) zwischen Sitz und Einspritzloch ist, eine Durchlassschnittfläche des Einspritzlochs eine Einspritzloch-Durchlassschnittfläche (S1) ist, und die Durchlassschnittfläche zwischen Sitz und Einspritzloch in einem Ventilschließzustand, in welchem der Ventilkörper auf dem Einspritzloch-Körper aufsitzt, kleiner als die Einspritzloch-Durchlassschnittfläche ist.
Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Einspritzloch-Körper Folgendes beinhaltet eine sich verjüngende Oberfläche (111), welche die Sitzoberfläche aufweist und in einem Querschnitt, der eine Mittelachse des Ventilkörpers beinhaltet, in einer linearen Form ausgebildet ist, und eine Körper-Bodenoberfläche (112), welche die Einströmmündung definiert und in einer Form ausgebildet ist, die von der sich verjüngenden Oberfläche ausgespart ist.
Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Ventilkörper einen Spitzenabschnitt aufweist, der sich stromabwärts der Sitzoberfläche befindet, und der Spitzenabschnitt eine flache Oberfläche (22a) definiert, die sich senkrecht zu einer Mittelachse des Ventilkörpers erstreckt.
Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Ventilkörper-Spitzenoberfläche (22) des Ventilkörpers ein gesamter Außenoberflächenabschnitt auf einer stromabwärtigen Seite der Sitzoberfläche relativ zu einer Kraftstoffströmung ist, ein Abstand zwischen der Ventilkörper-Spitzenoberfläche und dem EinspritzlochKörper in einer Richtung einer Mittelachse des Ventilkörpers ein VentilkörperTrennabstand (Ha) ist, ein Kreis, der auf einer Mittelachse zentriert ist, die durch einen Mittelpunkt der Einströmmündung verläuft, ein zentraler virtueller Einströmkreis (R2) ist, und der Ventilkörper-Trennabstand in einer radialen Richtung ausgehend von einem Umfangsrand des zentralen virtuellen Einströmkreises entlang einer Richtung hin zu der Mittelachse kontinuierlich reduziert ist.