DE112019006747B4

DE112019006747B4 - Kraftstoffeinspritzvorrichtung

Info

Publication number: DE112019006747B4
Application number: DE112019006747.8T
Authority: DE
Inventors: Yuta Hashimoto; Tomoki FUJINO
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2019-01-28
Filing date: 2019-12-23
Publication date: 2022-04-07
Anticipated expiration: 2039-12-24
Also published as: CN113167200A; JP7197383B2; DE112019006747T5; CN113167200B; WO2020158249A1; JP2020118142A

Abstract

Kraftstoffeinspritzvorrichtung aufweisend:ein Gehäuse (20) mit einem Einspritzloch (30) zum Einspritzen von Kraftstoff in eine Brennkammer eines Verbrennungsmotors;ein Ventilelement (40), das konfiguriert ist, angetrieben zu werden, um das Einspritzloch zu öffnen und zu schließen;einen beweglichen Kern (50, 50A), der konfiguriert ist, das Ventilelement in einer Ventilöffnungsrichtung anzutreiben;eine Feder (81), die konfiguriert ist, das Ventilelement in einer Ventilschließrichtung zu drücken;einen festen Kern (60), der konfiguriert ist, den beweglichen Kern in der Ventilöffnungsrichtung anzuziehen; undeine elektromagnetische Schaltung (70), die konfiguriert ist, eine Anziehungskraft im festen Kern zu erzeugen, wobeieine kernseitige Dämpfungskammer (56) zwischen dem beweglichen Kern und dem festen Kern ausgebildet ist,eine gehäuseseitige Dämpfungskammer (57) zwischen dem beweglichen Kern und dem Gehäuse ausgebildet ist,der bewegliche Kern aufweisteinen oberen Kernabschnitt (51, 51A), der die kernseitige Dämpfungskammer mit dem festen Kern ausbildet,einen unteren Kernabschnitt (52, 52A), der die gehäuseseitige Dämpfungskammer mit dem Gehäuse ausbildet, undeinen mittleren Kernabschnitt (53, 53A), der zwischen dem oberen Kernabschnitt und dem unteren Kernabschnitt vorgesehen ist,der bewegliche Kern einen Dämpfungsdurchlass (54, 55) aufweist, der durch den oberen Kernabschnitt, den mittleren Kernabschnitt und den unteren Kernabschnitt hindurchläuft,der Dämpfungsdurchlass die kernseitige Dämpfungskammer und die gehäuseseitige Dämpfungskammer miteinander verbindet, um eine kinetische Energie des beweglichen Kerns mittels eines Durchlaufes von Kraftstoff zu dämpfen, wobeiein Teil des unteren Kernabschnitts durch den mittleren Kernabschnitt und den oberen Kernabschnitt hindurchläuft, um dem festen Kern zugewandt zu sein, undder mittlere Kernabschnitt an dem unteren Kernabschnitt durch eine lose Passung angebracht ist und der obere Kernabschnitt an dem unteren Kernabschnitt durch eine feste Passung angebracht ist, sodass der mittlere Kernabschnitt zwischen dem unteren Kernabschnitt und dem oberen Kernabschnitt gehalten ist.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung No. 2019-012076 , eingereicht am 28. Januar 2019, und beansprucht deren Priorität, wobei der Inhalt der Patentanmeldung vollinhaltlich hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung.
Hintergrund
Im Allgemeinen wird eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung benötigt, um Kraftstoff geeignet einzuspritzen. Ein Faktor, der eine geeignete Kraftstoffeinspritzung beeinträchtigt, kann ein Rückschlag eines Ventilelements sein, das mit einem anderen Element während eines Ventilöffnungsbetriebs und eines Ventilschließbetriebs der Kraftstoffeinspritzvorrichtung zusammenstößt. Der Rückprall des Ventilelements kann eine Schwankung bei der Einspritzmenge verursachen, was zu einer Verschlechterung des Abgaszustands führt.
Das Ventilelement kann mit einem festen Kern während des Ventilöffnungsbetriebs zusammenstoßen und kann mit einem Ventilsitz während des Ventilschließbetriebs zusammenstoßen. In diesem Fall, kann sich die Einspritzmenge infolge der Abnutzung, die durch die Stoßbelastung verursacht wird, die auf den festen Kern den Ventilsitz angewandt wird, erhöhen. Der Rückschlag des Ventilelements kann durch Verringern der Stoßkraft, die durch das Ventilelement auf andere Elemente erzeugt wird, wenn das Ventilelement das Einspritzloch öffnet und schließt, unterdrückt werden.
Als ein konventionelles Verfahren zum Unterdrücken des Rückschlags des Ventilelements sind eine Dämpfungskammer und eine Öffnung in der Kraftstoffeinspritzvorrichtung vorgesehen, um das Ventilelement abzubremsen (siehe Patentdokument 1).
Weiterer Stand der Technik wird in DE 10 2015 213 216 A1 , W02016/163 110 A und JP 2018 - 189 002 A offenbart.
Literatur des Stands der Technik
Patentliteratur
Patentdokument 1: JP 2012-197739 A
Kurzfassung
Bei dem Verfahren, das in Patentdokument 1 offenbart ist, sind eine Dämpfungskammer und eine Öffnung in dem Hauptkörper der Kraftstoffeinspritzvorrichtung vorgesehen. Falls Sie Dämpfungskammer und die Öffnung in dem Hauptkörper vorgesehen sind, ist der Körperbau der Kraftstoffeinspritzvorrichtung durch die Dämpfungskammer und die Öffnung erhöht.
Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung vorzusehen, bei welcher die Stoßkraft, die durch ein Ventilelement auf die umgebenden Elemente erzeugt wird, während eines Ventilöffnungsbetriebs und eines Ventilschließbetriebs verringert werden kann, ohne dabei den Körperbau zu erhöhen bzw. zu vergrößern.
Gemäß eines Aspekts der vorliegenden Offenbarung enthält ein Kraftstoffeinspritzventil: ein Gehäuse mit einem Einspritzloch zum Einspritzen von Kraftstoff in eine Brennkammer eines Verbrennungsmotors; ein Ventilelement, das konfiguriert ist, um angetrieben zu werden, um das Einspritzloch zu öffnen und zu schließen; einen beweglichen Kern, der konfiguriert ist, das Ventilelement in einer Ventilöffnungsrichtung anzutreiben; eine Feder, die konfiguriert ist, das Ventilelement in einer Ventilschließrichtung zu drücken; einen festen Kern, der konfiguriert ist, den beweglichen Kern in der Ventilöffnungsrichtung anzuziehen; und eine elektromagnetische Schaltung, die konfiguriert ist, eine Anziehungskraft im festen Kern zu erzeugen. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung enthält eine kernseitige Dämpfungskammer, die zwischen dem beweglichen Kern und dem festen Kern ausgebildet ist, und eine gehäuseseitige Dämpfungskammer, die zwischen dem beweglichen Kern und dem Gehäuse ausgebildet ist. Der bewegliche Kern weist einen oberen Kernabschnitt, der die kernseitige Dämpfungskammer mit dem festen Kern ausbildet, einen unteren Kernabschnitt, der die gehäuseseitige Dämpfungskammer mit dem Gehäuse ausbildet, und einen mittleren Kernabschnitt, der zwischen dem oberen Kernabschnitt und dem unteren Kernabschnitt vorgesehen ist, auf. Der bewegliche Kern weist einen Dämpfungsdurchlass auf, der den oberen Kernabschnitt, den mittleren Kernabschnitt und den unteren Kernabschnitt durchläuft. Der Dämpfungsdurchlass verbindet die kernseitige Dämpfungskammer und die gehäuseseitige Dämpfungskammer miteinander, wobei der Kraftstoff durch den Dämpfungsdurchlass strömt, so dass er eine kinetische Energie des beweglichen Kerns abschwächt bzw. dämpft.
Da der Dämpfungsdurchlass in dem beweglichen Kern vorgesehen ist, kann die kinetische Energie des beweglichen Kerns durch den Einfluss des Kraftstoffs, der durch den Dämpfungsdurchlass hindurch läuft, direkt gedämpft werden. Die Stoßkraft, die durch das Ventilelement auf die peripheren Elemente aufgebracht wird, kann ohne eine Erhöhung bzw. Vergrößerung des Körperbaus der Kraftstoffeinspritzvorrichtung verringert werden. Da der bewegliche Kern drei Teile enthält, beispielsweise den oberen Kernabschnitt, den mittleren Kernabschnitt und den unteren Kernabschnitt, können die drei Teile gemäß den Charakteristiken, die für jeden Teil erforderlich sind, hergestellt werden. Da der obere Kernabschnitt dem festen Kern zugewandt ist und die kernseitige Dämpfungskammer mit dem festen Kern ausbildet, kann der obere Kernabschnitt problemlos von dem festen Kern angezogen werden. Da der untere Kernabschnitt die gehäuseseitige Dämpfungskammer mit dem Gehäuse ausbildet, kann der untere Kernabschnitt Charakteristiken aufweisen, die zum Ausbilden der gehäuseseitigen Dämpfungskammer geeignet sind. Da der mittlere Kernabschnitt zwischen dem oberen Kernabschnitt und den unteren Kernabschnitt angeordnet ist, kann der mittlere Kernabschnitt, der in engem Kontakt mit dem oberen Kernabschnitt und dem unteren Kernabschnitt ist, die Charakteristiken erhalten, die zum Ausbilden des Dämpfungsdurchlasses geeignet sind.
Bei der vorliegenden Offenbarung ist es auch bevorzugt, dass ein Teil des unteren Kernabschnitts vorgesehen ist, sodass er den mittleren Kernabschnitt und den oberen Kernabschnitt durchdringt und dem festen Kern zugewandt ist. Der mittlere Kernabschnitt ist an dem unteren Kernabschnitt durch eine Spaltpassung befestigt, wobei der obere Kernabschnitt an dem unteren Kernabschnitt durch eine feste Passung befestigt ist, sodass der mittlere Kernabschnitt zwischen dem unteren Kernabschnitt und dem oberen Kernabschnitt gehalten ist.
In diesem Fall kann der bewegliche Kern, da der untere Kernabschnitt ausgebildet ist, sodass er den mittleren Kernabschnitt und den oberen Kernabschnitt durchdringt, ohne die Verwendung weiterer Befestigungselemente ausgebildet sein. Da der obere Kernabschnitt an dem unteren Kernabschnitt durch eine enge bzw. feste Passung befestigt ist, während der mittlere Kernabschnitt zwischen dem oberen Kernabschnitt und dem unteren Kernabschnitt angeordnet ist, kann der obere Kernabschnitt beispielsweise durch eine Presspassung mit dem unteren Kern integriert werden. Da der mittlere Kernabschnitt an dem unteren Kernabschnitt durch eine lose Passung befestigt ist, kann der Grad der Dichtheit zum unteren Kernabschnitt beispielsweise durch ein gemeinsames Schleifen bzw. ein Co-Rubbing erhöht werden. Der Grad der Dichtheit zwischen dem mittleren Kernabschnitt und dem oberen Kernabschnitt kann beispielsweise durch ein gemeinsames Schleifen bzw. durch Co-Rubbing vor dem Befestigen am unteren Kernabschnitt erhöht werden. Demzufolge kann die Dichtheit der drei Teile, die den beweglichen Kern ausbilden, erhöht werden. Daher kann eine Kraftstoffleckage aus der Mitte des Dämpfungsdurchlasses verringert werden, wobei die Leistung des Dämpfungsdurchlasses sichergestellt werden kann.
Bei der vorliegenden Offenbarung enthält der untere Kernabschnitt einen Flanschabschnitt, der eine Nah-Kontaktoberfläche aufweist, die mit dem mittleren Kernabschnitt in engem Kontakt steht, sowie einen zylindrischen Abschnitt, der sich von dem Mittelteil des Flanschabschnitts in Richtung des oberen Kernabschnitts erstreckt. Der zylindrische Abschnitt ist vorgesehen, sodass er den mittleren Kernabschnitt und den mittleren Kernabschnitt durchdringt. Es ist bevorzugt, dass der mittlere Kernabschnitt an dem zylindrischen Abschnitt durch eine lose Passung befestigt ist und, dass der obere Kernabschnitt durch eine feste Passung an dem zylindrischen Abschnitt befestigt ist.
In diesem Fall kann der mittlere Kernabschnitt, da der Flanschabschnitt vorgesehen ist, durch Einsetzen des mittleren Kernabschnitts in den zylindrischen Abschnitt zur Positionierung mit dem Flanschabschnitt in engen Kontakt gebracht werden. Da die Nah-Kontaktoberfläche an dem Flanschabschnitt ausgebildet ist, kann ein enger Kontaktzustand mit dem mittleren Kernabschnitt realisiert werden. Der obere Kernabschnitt ist in den zylindrischen Abschnitt eingesetzt, sodass er den mittleren Kernabschnitt mit dem Flanschabschnitt einschließt. Der obere Kernabschnitt ist durch eine feste Passung an dem zylindrischen Abschnitt befestigt, sodass der obere Kernabschnitt sicher befestigt werden kann, während ein naher Kontakt zum mittleren Kernabschnitt sichergestellt ist.
Figurenliste

1 ist eine Querschnittsansicht einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
2 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen beweglichen Kern, der in 1 gezeigt ist, veranschaulicht.
3 ist eine Explosionsansicht des beweglichen Kerns, der in 2 gezeigt ist.
4 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen beweglichen Kern bei einer modifizierten Kraftstoffeinspritzvorrichtung veranschaulicht.
5 ist eine Explosionsansicht des beweglichen Kerns, der 4 gezeigt ist.
6 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie VI-VI in 4.
7 ein Diagramm, das den beweglichen Kern aus Sicht einer VII Richtung in 4 veranschaulicht.
8 ist ein Graph zum Erläutern von Effekten der Kraftstoffeinspritzvorrichtung.
9 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs A in 8.
10 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs B in 8.

Beschreibung der Ausführungsform
Im Folgenden wird eine Ausführungsform mit Bezug zu den beigefügten Zeichnungen beschrieben. Um das Verständnis zu erleichtern, werden in den Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen für die gleichen Elemente angefügt, sofern dies möglich ist, wobei redundante Erläuterungen ausgespart werden.
Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird mit Bezug zu 1 beschrieben. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 führt Kraftstoff zu einer Brennkammer eines Verbrennungsmotors zu einem geeigneten Zeitpunkt zu. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 enthält ein Gehäuse 20, ein Ventilelement 40, einen beweglichen Kern 50, einen festen Kern 60, eine Spule 70, eine erste Feder 81 und eine zweite Feder 82.
Das Gehäuse 20 weist ein erstes zylindrisches Element 21, ein zweites zylindrisches Element 22 und ein drittes zylindrisches Element 23 auf. Das Ventilelement 40 weist einen Abschnitt mit kleinem Durchmesser 41 und einen Abschnitt mit großem Durchmesser 42 auf. Der Abschnitt mit kleinem Durchmesser 41 weist einen Dichtungsabschnitt 411, einen Kraftstoffdurchlass 412 und ein Loch 413 auf.
Der bewegliche Kern 50 weist einen oberen Kernabschnitt 51, einen unteren Kernabschnitt 52 und einen mittleren Kernabschnitt 53 auf. Der feste Kern 60 weist einen äußeren festen Kern 61 und einen inneren festen Kern 62 auf.
Das erste zylindrische Element 21 ist ausgebildet, sodass der äußere Durchmesser an einem Ende größer als der des anderen Endes ist. Ein Einspritzloch 30 ist an dem Ende vorgesehen, das den kleineren Außendurchmesser aufweist. Ein Teil des Abschnitts mit kleinem Durchmesser 41 ist in einem Hohlraumabschnitt des ersten zylindrischen Elements 21 von einem Ende bis zu dem anderen Ende des ersten zylindrischen Elements 21 aufgenommen. Ein Ventilsitz 31 ist vorgesehen, um das Einspritzloch 30 zu umgeben, wobei das Ventilelement 40 mit dem Ventilsitz 31 im Kontakt ist.
Das zweite zylindrische Element 22 ist ausgebildet, um mit dem ersten zylindrischen Element 21 an dem Ende des ersten zylindrischen Elements 21 in der Ventilöffnungsrichtung in Kontakt zu kommen. Der Außendurchmesser und der Innendurchmesser des zweiten zylindrischen Elements 22 sind jeweils im Wesentlichen die gleichen wie der Außendurchmesser und der Innendurchmesser des ersten zylindrischen Elements 21 an dem Ende in der Ventilöffnungsrichtung.
Das dritte zylindrische Element 23 ist ausgebildet, um mit dem zweiten zylindrischen Element 22 an dem Ende des zweiten zylindrischen Elements 22 in der Ventilöffnungsrichtung in Kontakt zu kommen. Der Außendurchmesser und der Innendurchmesser des dritten zylindrischen Elements 23 sind jeweils im Wesentlichen die gleichen wie der Außendurchmesser und der Innendurchmesser des ersten zylindrischen Elements 21 an dem Ende in der Ventilöffnungsrichtung.
Beispielsweise sind das erste zylindrische Element 21 und das dritte zylindrische Element 23 aus einem magnetischen Material, wie etwa ferritischem Edelstahl, hergestellt, wobei das zweite zylindrische Element 22 aus einem nicht magnetischen Material, wie etwa austenitischem Edelstahl, hergestellt ist.
Das Ventilelement 40 wird angetrieben, um ein Einspritzloch 30 zu öffnen und zu schließen. Wenn sich das Ventilelement 40 in Richtung des Einspritzlochs 30 bewegt, schließt das Ventilelement 40 das Einspritzloch 30 in der Ventilschließrichtung. Die Richtung entgegengesetzt zu der Ventilschließrichtung ist die Ventilöffnungsrichtung. Eine Einlassöffnung 14 zum Aufnehmen von Kraftstoff ist an einem Ende der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 entgegengesetzt zum Einspritzloch 30 vorgesehen. Die Einlassöffnung 14 ist auf der Zuführungsseite angeordnet, wobei das Einspritzloch 30 auf der Einspritzseite angeordnet ist.
Der Abschnitt mit kleinem Durchmesser 41 des Ventilelements 40 ist an dem Ende auf der Einspritzseite vorgesehen. Der Abschnitt mit großem Durchmesser 42 des Ventilelements 40 ist an dem Ende auf der Zuführungsseite vorgesehen.
Der Dichtungsabschnitt 411 kommt mit dem Ventilsitz 31 in Kontakt. Der Kraftstoffdurchlass 412 ist ein interner Raum, der im Inneren des Abschnitts mit kleinem Durchmesser 41 ausgebildet ist, um sich von der Zuführungsseite zur Einspritzseite zu erstrecken. Ein Loch 44 ist an dem einspritzseitigen Ende des Kraftstoffdurchlasses 412 vorgesehen. Der Kraftstoff, der durch den Kraftstoffdurchlass 412 hindurchgelaufen ist, strömt durch das Loch 44 in Richtung des Einspritzlochs 30.
Der bewegliche Kern 50 wird mit Bezug zu den 2 und 3 beschrieben. Der obere Kernabschnitt 51 ist ein im Wesentlichen zylindrisches Element. Der untere Kernabschnitt 52 weist einen Flanschabschnitt 521 und einen zylindrischen Abschnitt 522 auf. Der Flanschabschnitt 521 ist ausgebildet, um von der äußeren peripheren Oberfläche des zylindrischen Abschnitts 522 in der radialen Richtung vorzuspringen. Der zylindrische Abschnitt 522 ist vorgesehen, um sich von dem Mittelteil des Flanschabschnitts 521 in Richtung des oberen Kernabschnitts 51 zu erstrecken. Der mittlere Kernabschnitt 53 ist ein im Wesentlichen zylindrisches Element.
Der mittlere Kernabschnitt 53 ist ausgebildet, um an dem zylindrischen Abschnitt 522 durch eine lose Passung angebracht sein. Der mittlere Kernabschnitt 53 ist angeordnet, um mit bzw. entlang der äußeren peripheren Oberfläche des zylindrischen Abschnitts 522 gleitfähig bzw. verschiebbar zu sein.
Der obere Kernabschnitt 51 ist ausgebildet, um an dem zylindrischen Abschnitt 522 durch eine feste Passung befestigt zu sein. Der obere Kernabschnitt 51 ist in den zylindrischen Abschnitt 522 pressgepasst. Der obere Kernabschnitt 51 ist nicht auf die Presspassung beschränkt und kann an dem zylindrischen Abschnitt 522 durch eine sogenannte Schrumpf-Passung oder Kalt-Passung angebracht werden. Statt der festen Passung kann der obere Kernabschnitt 51 ferner nach der losen Passung durch Schweißen oder dergleichen an dem zylindrischen Abschnitt 522 angebracht werden.
Der Flanschabschnitt 521 weist eine Nah-Kontaktoberfläche 523 in engem Kontakt mit dem mittleren Kernabschnitt 53 auf. Der mittlere Kernabschnitt 53 weist eine Nah-Kontaktoberfläche 531 in engem Kontakt mit dem Flanschabschnitt 521 auf. Der mittlere Kernabschnitt 53 weist eine Nah-Kontaktoberfläche 532 in engem Kontakt mit dem oberen Kernabschnitt 51 auf. Die Nah-Kontaktoberfläche 531 und die Nah-Kontaktoberfläche 532 sind als entgegengesetzte Oberflächen des scheibenförmigen mittleren Kernabschnitts 53 ausgebildet. Der obere Kernabschnitt 51 weist eine Nah-Kontaktoberfläche 511 in engem Kontakt mit dem mittleren Kernabschnitt 53 auf.
Wenn der bewegliche Kern 50 montiert wird, werden der obere Kernabschnitt 51 und der mittlere Kernabschnitt 53 verarbeitet, um durch ein Verfahren, wie etwa gemeinsames Schleifen bzw. Co-Rubbing, die Ebenheit zu erhöhen, sodass die Nah-Kontaktoberfläche 511 und die Nah-Kontaktoberfläche 532 in engem Kontakt miteinander sind. Auf ähnliche Weise werden der mittlere Kernabschnitt 53 und der untere Kernabschnitt 52 verarbeitet, um durch ein Verfahren, wie etwa Co-Rubbing, die Ebenheit zu erhöhen, sodass die Nah-Kontaktoberfläche 531 und die Nah-Kontaktoberfläche 523 in engem Kontakt miteinander sind.
Nach dem Verarbeiten, um die Ebenheit zu erhöhen, wird der mittlere Kernabschnitt 53 in den zylindrischen Abschnitt 522 des unteren Kernabschnitts 52 eingesetzt. Nach Einsetzen des mittleren Kernabschnitts 53 in den zylindrischen Abschnitt 522, wird der obere Kernabschnitt 51 in den zylindrischen Abschnitt 522 pressgepasst
Der bewegliche Kern 50 weist einen Dämpfungsdurchlass 54 auf, der durch den oberen Kernabschnitt 51, den mittleren Kernabschnitt 53 und den unteren Kernabschnitt 52 hindurch läuft. Der Dämpfungsdurchlass 54 weist einen Verbindungsdurchlass 541, einen Verbindungsdurchlass 542 und einen Mündungsabschnitt 543 auf.
Der Verbindungsdurchlass 541 ist in dem oberen Kernabschnitt 51 vorgesehen. Der Verbindungsdurchlasses 541 durchdringt den oberen Kernabschnitt 51, um die Zuführungsseite und die Einspritzseite miteinander zu verbinden.
Der Verbindungsdurchlass 542 ist in dem unteren Kernabschnitt 52 vorgesehen. Der Verbindungsdurchlass 542 durchdringt den Flanschabschnitt 521 des unteren Kernabschnitts 53, um die Zuführungsseite und die Einspritzseite miteinander zu verbinden.
Der Mündungsabschnitt 543 ist in dem mittleren Kernabschnitt 53 vorgesehen. Der Mündungsabschnitt 543 durchdringt den mittleren Kernabschnitt 53, um die Zuführungsseite und die Einspritzseite miteinander zu verbinden. Der Mündungsabschnitt 543 ist in der Mitte des Strömungspfads verengt und ist ausgebildet, um den Strömungswiderstand für den Kraftstoff zu erhöhen und eine Dämpfungskraft zu erzeugen.
Der Verbindungsdurchlass 541, der Mündungsabschnitt 543 und der Verbindungsdurchlass 542 sind angeordnet, um miteinander verbunden zu sein, um den Dämpfungsdurchlass 54 auszubilden. Obwohl ein einzelner Dämpfungsdurchlass 54 in den 2 und 3 veranschaulicht ist, ist die Anzahl an Dämpfungsdurchlässen 54 nicht beschränkt. Die Anzahl an Dämpfungsdurchlässen 54 ist durch die Entwurfsanforderungen, wie etwa die erforderliche Dämpfungskraft, bestimmt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Mündungsabschnitt 543 in dem mittleren Kernabschnitt 53 vorgesehen, wobei jedoch die Position nicht auf den mittleren Kernabschnitt 53 beschränkt ist. Der Mündungsabschnitt 543 kann in dem oberen Kernabschnitt 51 oder dem Flanschabschnitt 521 des unteren Kernabschnitts 52 vorgesehen sein.
Der obere Kernabschnitt 51 und der mittlere Kernabschnitt 53 sind aus einem weichmagnetischen Material, wie etwa ferritischem Edelstahl, hergestellt. Der untere Kernabschnitt 52 ist aus einem Metallmaterial, wie etwa martensitischem Edelstahl, hergestellt. Der untere Kernabschnitt 52 wird einer Abschreckbehandlung unterzogen, um seine Härte anzupassen.
Der feste Kern 60 ist in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet. Der feste Kern 60 weist einen äußeren festen Kern 61 und einem inneren festen Kern 62 auf. Der äußere feste Kern 61 ist an das dritte zylindrische Element 23 geschweißt und in dem Gehäuse 20 befestigt.
Der innere feste Kern 62 ist in den äußeren festen Kern 61 in der Ventilschließrichtung pressgepasst. Der innere Durchmesser der inneren Oberfläche des inneren festen Kerns 62 ist zum Teil größer als der äußere Durchmesser des Abschnitts mit großem Durchmesser 42 des Ventilelements 40, sodass das Ventilelement 40 gleiten kann. Die Anpassungsleitung 11 ist von dem Ende des inneren festen Kerns 62 in der Ventilöffnungsrichtung pressgepasst.
Der äußere feste Kern 61 ist aus einem weichmagnetischen Material, wie etwa ferritischem Edelstahl, hergestellt. Der innere feste Kern 62 ist aus einem Metallmaterial, wie etwa martensitischem Edelstahl, hergestellt. Der innere feste Kern 62 wird abgeschreckt, um eine vorbestimmte Härte aufzuweisen. Ein Teil des inneren festen Kerns 62, der mit dem zylindrischen Abschnitt 522 des unteren Kernabschnitts 52 zusammen stößt, wird einer Nitrierbehandlung unterzogen.
Die kernseitige Dämpfungskammer 56 ist zwischen dem äußeren festen Kern 61 und dem oberen Kernabschnitt 51 vorgesehen. Eine gehäuseseitige Dämpfungskammer 57 ist zwischen dem ersten zylindrischen Element 21 und dem Flanschabschnitt 521 des unteren Kernabschnitts 52 vorgesehen.
Die Spule 70 ist um den Spulenkörper 71 gewickelt, um eine elektromagnetische Schaltung auszubilden. Eine Haltevorrichtung 15 ist vorgesehen um die Spule 70 abzudecken. Eine Abdeckung 16 ist zwischen dem dritten zylindrischen Element 23 und der Haltevorrichtung 15 vorgesehen. Die Haltevorrichtung 15 und die Abdeckung 16 sind aus einem magnetischen Material, wie etwa ferritischem Edelstahl, ausgebildet und bilden einen Teil einer elektromagnetischen Schaltung aus.
Eine Kraftstoffeinlassleitung 12 ist von der Einlassöffnung 14 in Richtung der Einspritzseite vorgesehen. Ein Filter 13 ist an dem Ende der Kraftstoffeinlassleitung 12 auf der Einspritzseite zum Sammeln von Fremdkörpern im Kraftstoff vorgesehen. Der Filter 13 kommt mit der Anpassungsleitung 11 in Kontakt.
Ein Ende der ersten Feder 81 ist mit dem Abschnitt mit großem Durchmesser 42 des Ventilelements 40 in Kontakt, wobei das andere Ende der ersten Feder 81 mit einem Ende der Anpassungsleitung 11 Kontakt ist. Die erste Feder 81 übt eine Kraft aus, um das Ventilelement 40 in der Ventilschließrichtung zu drücken. Ein Ende der zweiten Feder 82 ist mit der einspritzseitigen Endoberfläche des unteren Kernabschnitts 52 in Kontakt, wobei das andere Ende der zweiten Feder 82 mit der inneren Stufenoberfläche des ersten zylindrischen Elements 21 in Kontakt ist. Die zweite Feder 82 übt eine Kraft aus, um den beweglichen Kern 50 in der Ventilöffnungsrichtung zu drücken.
Nachfolgend wird der Betrieb der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 beschrieben. Der Kraftstoff der durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 eingespritzt wird, strömt von der Einlassöffnung 14 der Kraftstoffeinlassleitung 12 ein, läuft durch den Filter 13 und die Anpassungsleitung 11, den Hohlraumabschnitt des festen Kerns 60, den Kraftstoffdurchlass 43 des Ventilelements 40 hindurch und strömt zwischen dem zylindrischen ersten zylindrischen Element 21 und dem Ventilelement 40. Wenn die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 betrieben wird, werden die kernseitige Dämpfungskammer 56 und die gehäuseseitige Dämpfungskammer 57 mit Kraftstoff gefüllt.
Das Ventilelement 40 wird von dem Ventilsitz 31 in dem Ventilöffnungszustand getrennt, wobei das Ventilelement 40 mit dem Ventilsitz 31 in dem Ventilschließzustand in Kontakt ist. Im Ventilöffnungsbetrieb wird das Ventilelement 40 in der Ventilöffnungsrichtung angetrieben, wobei es von einem Ventilschließzustand in einen Ventilöffnungszustand übergeht und die Bewegung in der Ventilöffnungsrichtung beendet. Im Ventilschließbetrieb wird das Ventilelement 40 in der Ventilschließrichtung angetrieben, wobei es von einem Ventilöffnungszustand in einen Ventilschließzustand übergeht und die Bewegung in der Ventilschließrichtung beendet.
Das Ventilelement 40 kann sich zu einer Position bewegen, bei der sie mit der Endoberfläche des inneren festen Kerns 62 in der Ventilöffnungsrichtung in Kontakt kommt. Der Zustand, in welchem sich das Ventilelement 40 bewegt, bis es mit der Endoberfläche des inneren festen Kerns 62 in der Ventilöffnungsrichtung in Kontakt kommt, wird als ein Vollhub bezeichnet.
Wenn das Ventilelement 40 in dem Schließzustand ist, drückt die erste Feder 81 das Ventilelement 40 in der Ventilschließrichtung, sodass der Dichtungsabschnitt 411 des Ventilelements 40 und der Ventilsitz 31 miteinander in Kontakt kommen, um das Einspritzloch 30 zu schließen.
Wenn elektrische Leistung zur Spule 70 zugeführt wird, wird eine magnetische Kraft in der Spule 70 erzeugt. Wenn eine magnetische Kraft in der Spule 70 erzeugt wird, wird eine magnetische Schaltung in dem äußeren festen Kern 61, dem oberen Kernabschnitt 51, dem ersten zylindrischen Element 21 und dem dritten zylindrischen Element 23 ausgebildet. Demzufolge wird eine magnetische Anziehungskraft zwischen dem äußeren festen Kern 61 und dem oberen Kernabschnitt 51 erzeugt, wobei sich der obere Kernabschnitt 51 in der Ventilöffnungsrichtung bewegt.
Wenn der obere Kernabschnitt 51 bewegt wird, bewegen sich der untere Kernabschnitt 52 und der mittlere Kernabschnitt 53 ebenso in der Ventilöffnungsrichtung. Da der zylindrische Abschnitt 522 des unteren Kernabschnitts 52 mit dem Abschnitt mit großem Durchmesser 42 des Ventilelements 40 in Kontakt ist, bewegt sich das Ventilelement 40 in der Ventilöffnungsrichtung, wenn sich der untere Kernabschnitt 52 bewegt.
In dem Ventilschließzustand sind der Flanschabschnitt 521 des unteren Kernabschnitts 52 und das erste zylindrische Element 21 des Gehäuses 20 miteinander in Kontakt, sodass der Kraftstoff aus der gehäuseseitigen Dämpfungskammer 57 verdrängt wird. Auf der anderen Seite wird, da der obere Kernabschnitt 51 und der äußere feste Kern 61 voneinander getrennt sind, die kernseitige Dämpfungskammer 56 mit Kraftstoff gefüllt.
Wenn sich das Ventilelement 40 in der Ventilöffnungsrichtung bewegt, strömt der Kraftstoff in die kernseitige Dämpfungskammer 56 durch den Dämpfungsdurchlass 54 zur gehäuseseitigen Dämpfungskammer 57. Der Widerstand, der durch den Kraftstoff, der durch den Dämpfungsdurchlass 54 hindurchströmt, erhalten wird, wirkt auf den beweglichen Kern 50 als eine Dämpfungskraft. Da der bewegliche Kern 50 eine Kraft in der Richtung, die entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung ist, aufnimmt, verlangsamt sich der bewegliche Kern 50. Wenn der bewegliche Kern 50 verlangsamt wird, wird die kinetische Energie des beweglichen Kerns 50 gedämpft bzw. abgeschwächt.
Während des Ventilöffnungsbetriebs bewegt sich das Ventilelement 40, wobei es die erste Feder 81 zusammendrückt und mit bzw. entlang dem inneren festen Kern 62 gleitet. Wenn sich das Ventilelement 40 in der Ventilöffnungsrichtung bewegt, wird das Ventil geöffnet, wobei Kraftstoff im Inneren der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 von dem Einspritzloch 30 eingespritzt wird. Da die kinetische Energie des beweglichen Kerns 50 durch den Dämpfungsdurchlass 54 gedämpft wird, wird auch die kinetische Energie des Ventilelements 40 gedämpft.
Das Ventilelement 40 bewegt sich in der Ventilöffnungsrichtung, bis es mit dem inneren festen Kern 62 zusammen stößt, wobei es die Bewegung in dem Zustand eines Vollhubs beendet. Da die kinetische Energie des Ventilelements 40 gedämpft ist, ist die Stoßkraft, wenn das Ventilelement 40 mit dem inneren festen Kern 62 zusammen stößt, gedämpft. Wenn das Ventilelement 40 vollständig angehoben ist, ist der Ventilöffnungsbetrieb abgeschlossen.
Während des Ventilschließbetriebs wird die Erregung der Spule 70 beendet, wobei die Erzeugung der magnetischen Anziehungskraft durch die Spule 70 beendet wird. Das Ventilelement 40 bewegt sich in der Ventilschließrichtung durch Aufnehmen bzw. Beaufschlagen einer Kraft der ersten Feder 81 in der Ventilschließrichtung. Das Ventilelement 40 bewegt den unteren Kernabschnitt 52 in der Ventilschließrichtung durch Drücken des unteren Kernabschnitts 52 in der Ventilschließrichtung, während er mit bzw. entlang dem inneren festen Kern 62 gleitet. Wenn der untere Kernabschnitt 52 bewegt wird, bewegt sich der bewegliche Kern 50 in der Ventilschließrichtung.
Wenn sich der bewegliche Kern 50 in der Ventilschließrichtung bewegt, strömt der Kraftstoff in der gehäuseseitigen Dämpfungskammer 57 zur kernseitigen Dämpfungskammer 56 durch den Dämpfungsdurchlass 54. Der Widerstand, der durch den Kraftstoff, der durch den Dämpfungsdurchlass 54 hindurchströmt, erhalten wird, wirkt auf den beweglichen Kern 50 als eine Dämpfungskraft. Da der bewegliche Kern 50 eine Kraft in der Richtung, die entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung ist, aufnimmt, verlangsamt sich der bewegliche Kern 50. Wenn der bewegliche Kern 50 verlangsamt wird, wird die kinetische Energie des beweglichen Kerns 50 gedämpft.
Wenn sich der bewegliche Kern 50 verlangsamt, wird das Ventilelement 40 verlangsamt. Die kinetische Energie des Ventilelements 40 wird ebenso gedämpft. Das Ventilelement 40, welches sich bewegt, während es verlangsamt wird, beendet seine Bewegung in der Ventilschließrichtung, wenn der Dichtungsabschnitt 411 auf dem Ventilsitz 31 aufsetzt. Infolge der Dämpfung der kinetischen Energie des Ventilelements 40, wird die Stoßkraft, wenn das Ventilelement 40 mit dem Ventilsitz 31 zusammenstößt, gedämpft. Wenn das Ventilelement 40 auf dem Ventilsitz 31 aufsetzt, wird das Einspritzloch 30 im Ventilschließzustand geschlossen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform kann die kinetische Energie des beweglichen Kerns durch den Dämpfungsdurchlass 54 mit dem Verbindungsdurchlass 541 und dem Mündungsabschnitt 543, der in dem beweglichen Kern vorgesehen ist, sowohl während dem Ventilöffnungsbetrieb, als auch dem Ventilschließbetrieb gedämpft werden. Infolge der Dämpfung der kinetischen Energie des beweglichen Kerns, wird die kinetische Energie des Ventilelements 40 gedämpft.
Da die kinetische Energie des Ventilelements 40 gedämpft wird, kann der Aufprall, wenn das Ventilelement 40 mit dem inneren festen Kern 42 während des Ventilöffnungsbetriebs zusammenstößt, verringert werden. Auf ähnliche Weise kann der Aufprall, wenn das Ventilelement 40 mit dem Ventilsitz 31 zusammenstößt, während des Ventilschließbetriebs verringert werden.
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 bei der vorliegenden Ausführungsform enthält das Gehäuse 20 mit dem Einspritzloch 30 zum Einspritzen von Kraftstoff in eine Brennkammer eines Verbrennungsmotors, das Ventilelement 40, das angetrieben wird, um das Einspritzloch 30 zu öffnen und zu schließen, den beweglichen Kern 50, der das Ventilelement 40 in der Ventilöffnungsrichtung antreibt, die erste Feder 81, die das Ventilelement 40 in der Ventilschließrichtung drückt, den festen Kern 60, der den beweglichen Kern 50 in der Ventilöffnungsrichtung anzieht, und die Spule 70, die eine elektromagnetische Schaltung zum Erzeugen einer Anziehungskraft in dem festen Kern 60 ausbildet. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 weist die kernseitige Dämpfungskammer 56, die zwischen dem beweglichen Kern 50 und dem festen Kern 60 vorgesehen ist, und die gehäuseseitige Dämpfungskammer 57, die zwischen dem beweglichen Kern 50 und im Gehäuse 20 vorgesehen ist, auf. Der bewegliche Kern 50 enthält den oberen Kernabschnitt 51, der die kernseitige Dämpfungskammer mit dem festen Kern 60 ausbildet, den unteren Kernabschnitt 52, der die gehäuseseitige Dämpfungskammer 57 mit dem Gehäuse 20 ausbildet, und den mittleren Kernabschnitt 53, der zwischen dem oberen Kernabschnitt 51 und im unteren Kernabschnitt 52 vorgesehen ist. Der bewegliche Kern 50 weist den Dämpfungsdurchlass 54 auf, der den oberen Kernabschnitt 51, den mittleren Kernabschnitt 53 und den unteren Kernabschnitt 52 durchdringt, um die kernseitige Dämpfungskammer 56 und die gehäuseseitige Dämpfungskammer 57 miteinander zu verbinden, um die kinetische Energie des beweglichen Kerns 50 zu dämpfen, während der Kraftstoff in dem Dämpfungsdurchlass 54 strömt.
Da der Dämpfungsdurchlass 54 in dem beweglichen Kern 50 vorgesehen ist, kann die kinetische Energie des beweglichen Kerns 50 durch das Wirken des Kraftstoffs, der durch den Kraftstoffdurchlass 54 hindurchläuft, direkt gedämpft werden. Der Aufprall, der auf die peripheren Elemente durch das Ventilelement 40 ausgeübt wird, kann verringert werden, ohne dabei den Körperbau der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 zu erhöhen. Da der bewegliche Kern 50 drei Teile, beispielsweise den oberen Kernabschnitt 51, den mittleren Kernabschnitt 53 und den unteren Kernabschnitt 52, enthält, können die drei Teile gemäß den Charakteristiken hergestellt werden, die für jeden der drei Teile erforderlich sind. Da der obere Kernabschnitt 51 dem festen Kern 60 zugewandt ist und die kernseitige Dämpfungskammer 56 mit dem festen Kern 60 ausbildet, kann der obere Kernabschnitt 51 hergestellt sein, um Charakteristiken aufzuweisen, sodass er problemlos vom festen Kern 60 angezogen wird. Da der untere Kernabschnitt 52 die gehäuseseitige Dämpfungskammer 57 mit dem Gehäuse 20 ausbildet, können die Charakteristiken erhalten werden, die zum Ausbilden der gehäuseseitigen Dämpfungskammer 57 geeignet sind. Da der mittlere Kernabschnitt 53 zwischen dem oberen Kernabschnitt 51 und dem unteren Kernabschnitt 52 angeordnet ist, kann der mittlere Kernabschnitt 53 Charakteristiken aufweisen, die zum Ausbilden des Dämpfungsdurchlasses 54 infolge des engen Kontakts mit dem oberen Kernabschnitt 51 und dem unteren Kernabschnitt 52 geeignet sind.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist ein Teil des unteren Kernabschnitts 52 vorgesehen, sodass er den mittleren Kernabschnitt 53 und den oberen Kernabschnitt 51 durchdringt, um dem festen Kern 60 zugewandt zu sein. Der mittlere Kernabschnitt 53 ist an dem unteren Kernabschnitt 52 durch eine lose Passung angebracht, wobei der obere Kernabschnitt 51 an dem unteren Kernabschnitt 52 durch eine feste Passung angebracht ist, sodass der mittlere Kernabschnitt 53 zwischen dem unteren Kernabschnitt 52 und dem oberen Kernabschnitt 51 gehalten ist.
Da der untere Kernabschnitt 52 ausgebildet ist, sodass er den mittleren Kernabschnitt 53 und den oberen Kernabschnitt 51 durchdringt, kann der bewegliche Kern 50 ausgebildet werden, ohne weitere Befestigungselemente zu verwenden. Da der obere Kernabschnitt 51 an dem unteren Kernabschnitt 52 durch eine feste Passung angebracht ist, während der mittlere Kernabschnitt 53 zwischen dem oberen Kernabschnitt 51 und dem unteren Kernabschnitt 52 angeordnet ist, kann der obere Kernabschnitt 51 mit dem unteren Kernabschnitt 52 durch ein Verfahren, wie etwa eine Presspassung, integriert werden. Da der mittlere Kernabschnitt 53 durch eine lose Passung angebracht ist, kann der Grad an Nähe bzw. der Verbund mit dem unteren Kernabschnitt 52 durch ein Verfahren, wie etwa Co-Rubbing, erhöht werden. Der Verbund zwischen dem mittleren Kernabschnitt 53 und dem oberen Kernabschnitt 51 kann durch ein Verfahren, wie etwa Co-Rubbing, vor dem Anbringen an dem unteren Kernabschnitt 52 erhöht werden. Demzufolge kann der Verbund zwischen den drei Teilen, die den beweglichen Kern 50 ausbilden, erhöht werden. Daher kann eine Kraftstoffleckage aus der Mitte des Dämpfungsdurchlasses 54 verringert werden, wobei die Leistung des Dämpfungsdurchlasses 54 sichergestellt werden kann.
Bei der vorliegenden Ausführungsform enthält der untere Kernabschnitt 52 den Flanschabschnitt 521 mit der Nah-Kontaktoberfläche 511 in engem Kontakt mit dem mittleren Kernabschnitt 53, und den zylindrischen Abschnitt 522, der sich von dem Mittelteil des Flanschabschnitts 521 in Richtung des oberen Kernabschnitts 51 erstreckt. Der zylindrische Abschnitt 522 ist vorgesehen, um den mittleren Kernabschnitt 53 und den oberen Kernabschnitt 51 zu durchdringen. Der mittlere Kernabschnitt 53 ist an dem zylindrischen Abschnitt 522 durch eine lose Passung angebracht und der obere Kernabschnitt 51 ist an dem zylindrischen Abschnitt 522 durch eine feste Passung angebracht.
Da der Flanschabschnitt 521 vorgesehen ist, kann der mittlere Kernabschnitt 53 zur Positionierung mit dem Flanschabschnitt 521 durch Einsetzen des mittleren Kernabschnitts 53 in den zylindrischen Abschnitt 522 in Kontakt gebracht werden. Da die Nah-Kontaktoberfläche 523 an dem Flanschabschnitt 521 ausgebildet ist, kann ein enger Kontaktzustand mit dem mittleren Kernabschnitt 53 realisiert werden. Der obere Kernabschnitt 51 ist in den zylindrischen Abschnitt 522 eingesetzt, sodass er den mittleren Kernabschnitt 53 mit dem Flanschabschnitt 521 einschließt, und ist an den zylindrischen Abschnitt 522 durch eine feste Passung angebracht. Daher kann der obere Kernabschnitt 51 durch Sicherstellung des engen Kontaktzustands mit dem mittleren Kernabschnitt 53 angebracht werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der obere Kernabschnitt 51 aus einem weichmagnetischen Material hergestellt, wobei der untere Kernabschnitt 52 aus einem sehr harten Material hergestellt ist. Der zylindrische Abschnitt 522 springt in Richtung des festen Kerns 60 als der obere Kernabschnitt 51 vor.
Da der obere Kernabschnitt 51 aus einem weichmagnetischen Material hergestellt ist, kann der obere Kernabschnitt 51 problemlos zum festen Kern 60 angezogen werden, wobei die bewegliche Eigenschaft bzw. die Beweglichkeit des beweglichen Kerns 50 verbessert ist. Der zylindrische Abschnitt 522, der aus einem Material mit großer Härte bzw. einem sehr harten Material hergestellt ist, durchdringt den oberen Kernabschnitt 51 und springt in Richtung des festen Kern 60 vor. Daher stößt, wenn der bewegliche Kern 50 zum festen Kern 60 angezogen wird, der zylindrische Abschnitt 22 gegen den festen Kern 60 an, sodass der obere Kernabschnitt 51, der aus dem weichmagnetischen Material hergestellt ist, geschützt werden kann.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist es ebenso bevorzugt, dass der mittlere Kernabschnitt 53 aus einem sehr harten Material hergestellt ist.
Der enge Kontaktzustand zwischen dem mittleren Kernabschnitt 53 und dem oberen Kernabschnitt 51 sowie dem unteren Kernabschnitt 52 kann unter Verwendung des sehr harten Materials weiter verbessert werden. Die Luftabdichtung des Dämpfungsdurchlasses 54 wird durch Erhöhen des engen Kontaktzustands erhöht, wobei der Dämpfungseffekt zuverlässiger erhalten werden kann.
Bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1, die mit Bezug zu den 1 bis 3 beschrieben wurde, ändert sich die Dämpfungskraft, die durch den Dämpfungsdurchlass 54 erzeugt wird, zwischen dem Ventilöffnungsbetrieb und dem Ventilschließbetrieb nicht. Die Dämpfungskraft, die auf den beweglichen Kern 50 während des Ventilöffnungsbetriebs wirkt, und die Dämpfungskraft, die auf den beweglichen Kern 50 während des Ventilschließbetriebs wirkt, sind gleich. Eine Modifikation der Ausführungsform wird mit Bezug zu den 4 bis 7 beschrieben, wobei bei dieser die Dämpfungskraft, die auf den beweglichen Kern während des Ventilöffnungsbetriebs wirkt, und die Dämpfungskraft, die auf dem beweglichen Kern während des Ventilschließbetrieb wirkt, zueinander unterschiedlich sind.
Die 4 bis 7 sind Diagramme zum Erläutern einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1A, bei welcher die Dämpfungskraft, die auf den beweglichen Kern während des Ventilöffnungsbetriebs wirkt, und die Dämpfungskraft, die auf den beweglichen Kern während des Ventilschließbetrieb wirkt, unterschiedlich sind. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1A ist eine Modifikation der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1, wobei sie zusätzlich zur Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 ferner einen Dämpfungsdurchlass 55 enthält.
Der bewegliche Kern 50A der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1A enthält einen oberen Kernabschnitt 51A, einen unteren Kernabschnitt 52A und einen mittleren Kernabschnitt 53A. Der bewegliche Kern 50A weist den Dämpfungsdurchlass 55 zusätzlich zum Dämpfungsdurchlass 54 ähnlich wie der bewegliche Kern 50 auf. Der Dämpfungsdurchlass 55 weist die Verbindungsdurchlässe 551, die Mündungsabschnitte 552, einen Absperrventilpfad 553, einen Nutabschnitt 554 und einen Absperrventilkörper 555 auf.
Wie in 6 gezeigt, sind die Verbindungsdurchlässe 551 in dem oberen Kernabschnitt 51A vorgesehen. Der Verbindungsdurchlass 551 ist vorgesehen, sodass er den oberen Kernabschnitt 51A in der Ventilöffnungs- bzw. Ventilschließrichtung durchdringt. Der Verbindungsdurchlass 551 ist vorgesehen, um die kernseitige Dämpfungskammer 56 und den mittleren Kernabschnitt 53A zu verbinden.
Zwei Mündungsabschnitte 552 sind in dem mittleren Kernabschnitt 53A vorgesehen. Der Mündungsabschnitt 552 ist vorgesehen, sodass er den mittleren Kernabschnitt 53A in der Ventilöffnungs- bzw. Ventilschließrichtung durchdringt. Der Mündungsabschnitt 552 ist an einer dem Verbindungsdurchlass 551 entsprechenden Position angeordnet, sodass Kraftstoff zum und vom Verbindungsdurchlass 551 strömen kann.
Ein Absperrventilpfad 553 ist in dem unteren Kernabschnitt 52A vorgesehen. Der Absperrventilpfad 553 ist vorgesehen, sodass er den unteren Kernabschnitt 52A in der Ventilöffnungs- bzw. Ventilschließrichtung durchdringt. Der Absperrventilpfad 553 ist vorgesehen, sodass er die gehäuseseitige Dämpfungskammer 57 und den mittleren Kernabschnitt 53A verbindet. Der Absperrventilpfad 553 weist eine konische Form auf, bei welcher der Durchmesser an einer Seite benachbart zum mittleren Kernabschnitt 53A vergrößert ist, sodass der Absperrventilkörper 555 aufgenommen werden kann.
Der Nutabschnitt 554 ist in dem mittleren Kernabschnitt 53A vorgesehen, sodass er an der Oberfläche, die dem unteren Kernabschnitt 52A zugewandt ist, vertieft ist. Der Nutabschnitt 554 ist vorgesehen, um die zwei Mündungsabschnitte 552 mit dem Absperrventilpfad 553 zu verbinden.
Der Absperrventilkörper 555 ist in einer kugelförmigen Form ausgebildet. Der Absperrventilkörper 555 ist zwischen dem mittleren Kernabschnitt 53A und im unteren Kernabschnitt 52A angeordnet. Der Absperrventilkörper 555 ist zwischen dem Absperrventilpfad 553 und dem Nutabschnitt 554 angeordnet. Der Absperrventilkörper 555 ist angeordnet, um in der Ventilöffnungs- bzw. Ventilschließrichtung beweglich zu sein.
Der Betrieb der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1A wird beschrieben. Wenn das Ventilelement 40 den Ventilöffnungsbetrieb ausführt, bewegt sich der bewegliche Kern 50A in der Ventilöffnungsrichtung. Wenn sich der bewegliche Kern 50A bewegt, strömt der Kraftstoff in der kernseitigen Dämpfungskammer 56 in die gehäuseseitige Dämpfungskammer 57.
Der Kraftstoff, der auf diese Weise strömt, drückt den Absperrventilkörper 555 in der Ventilschließrichtung. Wenn der Absperrventilkörper 555 in die Ventilschließrichtung gedrückt wird und mit dem Absperrventilpfad 553 in Kontakt kommt, wird die Strömung des Kraftstoffs durch den Dämpfungsdurchlass 55 beschränkt. Der Kraftstoff strömt innerhalb des beweglichen Kerns 50A lediglich durch den Dämpfungsdurchlass 54.
Der bewegliche Kern 50A verlangsamt sich durch Aufnehmen bzw. das Beaufschlagen einer Dämpfungskraft vom Dämpfungsdurchlass 54 in der Ventilschließrichtung. Wenn sich der bewegliche Kern 50A verlangsamt, wird die kinetische Energie des Ventilelements 40 gedämpft bzw. abgeschwächt. Das Ventilelement 40 stößt mit dem Ventilsitz 31 zusammen, während die kinetische Energie gedämpft ist.
Wenn das Ventilelement 40 den Ventilschließbetrieb ausführt, bewegt sich der bewegliche Kern 50A in der Ventilschließrichtung. Wenn sich der bewegliche Kern 50A bewegt, strömt der Kraftstoff in der gehäuseseitigen Dämpfungskammer 57 in die kernseitige Dämpfungskammer 56.
Der Kraftstoff, der auf diese Weise strömt, drückt den Absperrventilkörper 555 in der Ventilöffnungsrichtung. Wenn sich der Absperrventilkörper 555 in der Ventilöffnungsrichtung bewegt, trennt sich der Absperrventilkörper 555 von dem Absperrventilpfad 553 und kommt mit dem Nutabschnitt 554 in Kontakt, sodass der Dämpfungsdurchlass 55 in einem Zustand ist, in welchem Kraftstoff hindurch laufen kann. Zusätzlich zum Dämpfungsdurchlass 54 strömt der Kraftstoff im Inneren des beweglichen Kerns 50A durch den Dämpfungsdurchlass 55.
Der bewegliche Kern 50A verlangsamt sich durch Aufnehmen bzw. das Beaufschlagen einer Dämpfungskraft in der Ventilöffnungsrichtung vom Dämpfungsdurchlass 54 und dem Dämpfungsdurchlass 55. Wenn sich der bewegliche Kern 50A verlangsamt, wird die kinetische Energie des Ventilelements 40 gedämpft bzw. abgeschwächt. Das Ventilelement 40 stößt mit der Endoberfläche des inneren festen Kerns 62 zusammen, wobei die kinetische Energie gedämpft ist.
Die Reaktion bzw. Rückwirkung des Widerstands, der durch den Kraftstoff vom beweglichen Kern 50A beaufschlagt wird, wird eine Kraft, die auf das Ventilelement 40 wirkt, um das Ventilelement zu verlangsamen, wenn der Kraftstoff durch die Dämpfungsdurchlässe 54 und 55 hindurchläuft. Die Dämpfungskraft, die durch die Dämpfungsdurchlässe 54 und 55 erzeugt wird, ändert sich gemäß der Menge an Kraftstoff, die im Inneren des beweglichen Kerns 50A hindurch läuft.
Im Ventilöffnungsbetrieb kann Kraftstoff lediglich durch den Dämpfungsdurchlass 54 strömen, wobei kein Kraftstoff durch den Dämpfungsdurchlass 55 strömt. Im Ventilschließbetrieb kann der Kraftstoff sowohl im Dämpfungsdurchlass 54, als auch im Dämpfungsdurchlass 55 strömen.
Im Ventilöffnungsbetrieb ist eine Querschnittsfläche des Strömungspfads um den Betrag des Dämpfungsdurchlasses 55 verglichen zu einem Ventilschließbetrieb kleiner. Daher ist der Widerstand, der vom beweglichen Kern 50A durch den Kraftstoff beaufschlagt wird, größer als der im Ventilschließbetrieb. Daher ist die Dämpfungskraft, die auf den beweglichen Kern 50A beaufschlagt wird, im Ventilöffnungsbetrieb größer als im Ventilschließbetrieb.
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1A wird mit einer konventionellen Kraftstoffeinspritzvorrichtung verglichen. 8 (A) zeigt ein AN/AUS eines Ansteuerungssignals. 8 (B) zeigt den erregten Zustand der Spule 70. 8 (C) zeigt das Kraftstoffeinspritzverhältnis. In 8 (C) ist das Kraftstoffeinspritzverhältnis der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1A durch eine durchgezogene Linie dargestellt, wobei das Kraftstoffeinspritzverhältnis der konventionellen Kraftstoffeinspritzvorrichtung durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist.
Die Funktion bzw. die Wellenform des Einspritzverhältnisses weist die gleiche Veranlagung auf wie die Wellenform des Hubbetrags des Ventilelements 40, da die Einspritzmenge pro Zeiteinheit durch den Hubbetrag des Ventilelement 40 bestimmt ist.
9 ist eine vergrößerte Ansicht des Bereichs A aus 8 (C), welcher das Kraftstoffeinspritzverhältnis darstellt, wenn das Ventilelement 40 den Ventilöffnungsbetrieb ausführt, wobei der Anstiegszeitpunkt des Kraftstoffeinspritzverhältnisses der gleiche ist. Die Erhöhung im Kraftstoffeinspritzverhältnis der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1A ist kleiner als die Erhöhung im Kraftstoffeinspritzverhältnis der konventionellen Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Die Änderung im Kraftstoffeinspritzverhältnis wird durch die graduelle Erhöhung im Hubbetrag des Ventilelements 40 verursacht. Daher kann beobachtet werden, dass das Ventilelement 40 durch den Dämpfungsdurchlass 54 verlangsamt wird.
10 ist eine vergrößerte Ansicht des Bereichs B aus 8 (C), welche das Kraftstoffeinspritzverhältnis darstellt, wenn es Ventilelement 40 den Ventilschließbetrieb ausführt, wobei der Anstiegszeitpunkt des Kraftstoffeinspritzverhältnisses der gleiche ist. Die Verringerung im Kraftstoffeinspritzverhältnis der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1A ist kleiner als die Verringerung im Kraftstoffeinspritzverhältnis der konventionellen Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Da die Änderung im Kraftstoffeinspritzverhältnis durch die graduelle Verringerung im Hubbetrag des Ventilelements 40 verursacht wird, kann beobachtet werden, dass das Ventilelement 40 durch den Dämpfungsdurchlass 54 und den Dämpfungsdurchlass 55 verlangsamt wird.
Wie in den 9 und 10 gezeigt, ist die Differenz zwischen dem Kraftstoffeinspritzverhältnis der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1A und dem Kraftstoffeinspritzverhältnis der konventionellen Kraftstoffeinspritzvorrichtung im Ventilöffnungsbetrieb größer, da der Dämpfungseffekt, der durch den Dämpfungsdurchlass 54 erzeugt wird, im Ventilöffnungsbetrieb größer als der Dämpfungseffekt, der durch den Dämpfungsdurchlass 54 und den Dämpfungsdurchlass 55 erzeugt wird, im Ventilschließbetrieb ist.
Bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1A können die Dämpfungsdurchlässe 54 und 55 die Dämpfungskraft zwischen einem Fall verändern, bei welchem der bewegliche Kern 50A in der Ventilöffnungsrichtung angetrieben wird oder bei welchem der bewegliche Kern 50A in der Ventilschließrichtung angetrieben wird.
Die Dämpfungsdurchlässe 54 und 55 im beweglichen Kern 50A sind gemäß den gewünschten Ventilöffnungscharakteristiken und Ventilschließcharakteristiken konfiguriert. Die gewünschten Ventilöffnungscharakteristiken und Ventilschließcharakteristiken können erhalten werden, in dem die Dämpfungskraft zwischen der Ventilöffnungsrichtung und der Ventilschließrichtung unterschiedlich eingestellt wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Dämpfungskraft in Ventilöffnungsrichtung größer als die Dämpfungskraft in der Ventilschließrichtung. Alternativ ist es ebenso möglich, die Dämpfungskraft in der Ventilschließrichtung so zu konfigurieren, dass sie größer als die Dämpfungskraft in der Ventilöffnungsrichtung ist.
Bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1A ist der Dämpfungsdurchlass 55 mit einer Dämpfungskraftsteuerungseinrichtung vorgesehen, die die Kraftstoffdurchlaufmenge in der Ventilöffnungsrichtung und die Kraftstoffdurchlaufmenge in der Ventilschließrichtung des beweglichen Kerns 50A einstellt, um unterschiedlich zueinander zu sein. Das Verhalten des beweglichen Kerns 50A kann dementsprechend durch Vorsehen der Dämpfungskraftsteuereinrichtung im Dämpfungsdurchlass 55 erreicht werden, wobei ermöglicht wird, dass Kraftstoff hindurch läuft.
Der Dämpfungsdurchlass der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1A enthält den Dämpfungsdurchlass 54 als einen stationären Dämpfungspfad, der lediglich mit einer Mündung vorgesehen ist, und den Dämpfungsdurchlass 55 als einen variablen Dämpfungspfad, der mit einer Mündung und einer Dämpfungskraftsteuereinrichtung vorgesehen ist. Da die Menge an Kraftstoff, die hindurchläuft, durch die Mündung verringert ist, kann die Dämpfungskraft durch ein einfaches Verfahren des Verengens des Durchlasses erhalten werden. Durch die Koexistenz des Dämpfungsdurchlasses 54 als konstanten Dämpfungspfad und des Dämpfungsdurchlasses 55 als variablen Dämpfungspfad ist es möglich, problemlos die Dämpfungskraft anzupassen, wobei stets sichergestellt ist, dass Kraftstoff im Kraftstoffdurchlass 54 strömt.
Bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1A sind der Absperrventilpfad 553 und der Absperrventilkörper 555 vorgesehen, um als eine Dämpfungskraftsteuereinrichtung zu fungieren. Wenn der Absperrventilkörper 555 in engem Kontakt mit dem Absperrventilpfad 553 gebracht wird, ist es möglich, weitgehend zu verhindern, dass Kraftstoff durch den Kraftstoffdurchlass 55 hindurchströmt. Wenn der Absperrventilkörper 555 von dem Absperrventilpfad 553 getrennt wird, ist es möglich, sicherzustellen, dass Kraftstoff durch den Dämpfungsdurchlass 55 hindurchströmt. Dadurch ist es möglich, die Dämpfungskraft gemäß der Richtwirkung zuverlässig anzupassen.
Bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1A sind zusätzlich zum Dämpfungsdurchlass 54 der Absperrventilpfad 553 und der Absperrventilkörper 555 in dem Dämpfungsdurchlass 55 vorgesehen. Jedoch ist das Verfahren zum Anpassen der Dämpfungskraft des beweglichen Kerns nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die Strömung des Kraftstoffs nicht komplett blockiert werden, selbst falls Absperrventilkörper 555 den Absperrventilpfad 553 erreicht. Es ist möglich, den Kraftstoff verglichen mit einem Fall, in welchem der Absperrventilkörper 555 vom Absperrventilpfad 553 getrennt ist, zu verringern. In diesem Fall ist es nicht notwendig, dass der Dämpfungsdurchlass 54 koexistiert und es ist möglich, nur den Dämpfungsdurchlass 55 vorzusehen.
Die vorliegende Ausführungsform wurde mit Bezug zu konkreten Beispielen beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht auf diese spezifischen Beispiele beschränkt. Diese spezifischen Beispiele, welche in ihrem Entwurf durch den Fachmann auf geeignete Weise modifiziert werden, sind im Umfang der vorliegenden Offenbarung enthalten, solange die modifizierten spezifischen Beispiele die Merkmale der vorliegenden Offenbarung aufweisen. Jedes Element, das in jedem der spezifischen Beispiele, die vorher beschrieben wurden, enthalten ist, und die Anordnung, Bedingungen, Formen und dergleichen davon, ist nicht auf die, die veranschaulicht wurden, beschränkt und kann auf geeignete Weise verändert werden. Die Kombinationen von Elementen, die in jedem der vorher beschriebenen spezifischen Beispiele enthalten sind, können auf geeignete Weise modifiziert werden, solange kein technischer Widerspruch auftritt.

Claims

Kraftstoffeinspritzvorrichtung aufweisend: ein Gehäuse (20) mit einem Einspritzloch (30) zum Einspritzen von Kraftstoff in eine Brennkammer eines Verbrennungsmotors; ein Ventilelement (40), das konfiguriert ist, angetrieben zu werden, um das Einspritzloch zu öffnen und zu schließen; einen beweglichen Kern (50, 50A), der konfiguriert ist, das Ventilelement in einer Ventilöffnungsrichtung anzutreiben; eine Feder (81), die konfiguriert ist, das Ventilelement in einer Ventilschließrichtung zu drücken; einen festen Kern (60), der konfiguriert ist, den beweglichen Kern in der Ventilöffnungsrichtung anzuziehen; und eine elektromagnetische Schaltung (70), die konfiguriert ist, eine Anziehungskraft im festen Kern zu erzeugen, wobei eine kernseitige Dämpfungskammer (56) zwischen dem beweglichen Kern und dem festen Kern ausgebildet ist, eine gehäuseseitige Dämpfungskammer (57) zwischen dem beweglichen Kern und dem Gehäuse ausgebildet ist, der bewegliche Kern aufweist einen oberen Kernabschnitt (51, 51A), der die kernseitige Dämpfungskammer mit dem festen Kern ausbildet, einen unteren Kernabschnitt (52, 52A), der die gehäuseseitige Dämpfungskammer mit dem Gehäuse ausbildet, und einen mittleren Kernabschnitt (53, 53A), der zwischen dem oberen Kernabschnitt und dem unteren Kernabschnitt vorgesehen ist, der bewegliche Kern einen Dämpfungsdurchlass (54, 55) aufweist, der durch den oberen Kernabschnitt, den mittleren Kernabschnitt und den unteren Kernabschnitt hindurchläuft, der Dämpfungsdurchlass die kernseitige Dämpfungskammer und die gehäuseseitige Dämpfungskammer miteinander verbindet, um eine kinetische Energie des beweglichen Kerns mittels eines Durchlaufes von Kraftstoff zu dämpfen, wobei ein Teil des unteren Kernabschnitts durch den mittleren Kernabschnitt und den oberen Kernabschnitt hindurchläuft, um dem festen Kern zugewandt zu sein, und der mittlere Kernabschnitt an dem unteren Kernabschnitt durch eine lose Passung angebracht ist und der obere Kernabschnitt an dem unteren Kernabschnitt durch eine feste Passung angebracht ist, sodass der mittlere Kernabschnitt zwischen dem unteren Kernabschnitt und dem oberen Kernabschnitt gehalten ist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der untere Kernabschnitt enthält einen Flanschabschnitt mit einer Nah-Kontaktoberfläche in engem Kontakt mit dem mittleren Kernabschnitt, und einen zylindrischen Abschnitt, der sich von einem Mittelteil des Flanschabschnitts in Richtung des oberen Kernabschnitts erstreckt, der zylindrische Abschnitt vorgesehen ist, sodass er durch den mittleren Kernabschnitt und den oberen Kernabschnitt hindurchläuft, der mittlere Kernabschnitt an dem zylindrischen Abschnitt durch eine lose Passung angebracht ist, und der obere Kernabschnitt an dem zylindrischen Abschnitt durch eine feste Passung angebracht ist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei der obere Kernabschnitt aus einem weichmagnetischen Material hergestellt ist, der untere Kernabschnitt aus einem sehr harten Material hergestellt ist, und der zylindrische Abschnitt in Richtung des festen Kerns über den oberen Kernabschnitt vorspringt.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der mittlere Kernabschnitt aus einem sehr harten Material hergestellt ist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Dämpfungsdurchlass verursacht, dass eine Dämpfungskraft zwischen einem Fall, in welchem der bewegliche Kern in der Ventilöffnungsrichtung betrieben wird und einem Fall, wenn der bewegliche Kern in der Ventilschließrichtung betrieben wird, unterschiedlich ist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei eine Dämpfungskraftsteuereinrichtung in dem Dämpfungsdurchlass vorgesehen ist, sodass die Menge an Kraftstoff, die durch den beweglichen Kern hindurchläuft, in der Ventilöffnungsrichtung und die Menge an Kraftstoff, die durch den beweglichen Kern hindurchläuft, in der Ventilschließrichtung unterschiedlich zueinander sind.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei der Dämpfungsdurchlass einen konstanten Dämpfungspfad (54), der lediglich mit einer Mündung vorgesehen ist, und einen variablen Dämpfungspfad (55), der mit einer Mündung und der Dämpfungskraftsteuereinrichtung vorgesehen ist, aufweist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei die Dämpfungskraftsteuereinrichtung ein Absperrventil (553, 555) enthält.