DE102007000159A1

DE102007000159A1 - Einspritzvorrichtung

Info

Publication number: DE102007000159A1
Application number: DE200710000159
Authority: DE
Inventors: Kouhei Kariya Kuno
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-03-17
Filing date: 2007-03-16
Publication date: 2007-09-20
Anticipated expiration: 2027-03-17
Also published as: JP2007247580A; DE102007000159B4; JP4415962B2

Abstract

Eine Einspritzvorrichtung, die eine Nadel (33), eine Düsenkammer (37) und eine Gegendruckkammer (38) hat, ist durch eine dritte Kraftstoffkammer (46) gekennzeichnet. Die dritte Kraftstoffkammer (46) ist getrennt von der Düsenkammer (37) und der Gegendruckkammer (38) derart definiert, dass ein Kraftstoff in die dritte Kraftstoffkammer (46) einströmt und aus dieser ausströmt. Ein Druck in der dritten Kraftstoffkammer (46) dient dazu, eine Kraft zu reduzieren, die durch einen Druck in der Gegendruckkammer (38) erzeugt wird, wobei die Kraft auf die Nadel (33) in einer Ventilschließrichtung aufgebracht wird. Bei einem Ablauf zum Verschieben der Nadel (33) in einer Ventilöffnungsrichtung strömt ein Kraftstoff aus der dritten Kraftstoffkammer (46) aus, so dass der Druck in der dritten Kraftstoffkammer (46) reduziert wird. Kraftstoffdurchgänge (41, 48) sind derart vorgesehen, dass eine Geschwindigkeit einer Verringerung des Drucks in der dritten Kraftstoffkammer (46) größer als eine Geschwindigkeit einer Verringerung des Drucks in der Gegendruckkammer (38) ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einspritzvorrichtung, die mit einem Kraftstoff von einer gegebenen Kraftstoffzufuhrquelle zugeführt wird und den Kraftstoff zu einem Verbrennungsmotor durch Einspritzung zuführt.

Stand der Technik

Üblicherweise ist zum Beispiel eine Einspritzvorrichtung in einem Verbrennungsmotor mit Direkteinspritzung wie zum Beispiel in einem Dieselverbrennungsmotor montiert und wird mit einem Kraftstoff von einer Kraftstoffzufuhrquelle (zum Beispiel einer Common Rail) zugeführt, um den Kraftstoff direkt in einen Verbrennungsmotorzylinder durch Einspritzung zu zuführen.

Die Einspritzvorrichtung hat eine Nadel zum Öffnen und Schließen eines Düsenlochs. Die Einspritzvorrichtung hat eine Düsenkammer und eine Gegendruckkammer. Ein Kraftstoff, der einen Druck auf die Nadel in einer Öffnungsrichtung des Düsenlochs (Ventilöffnungsrichtung) aufbringt, strömt in die Düsenkammer ein und daraus aus. Ferner strömt ein Kraftstoff, der einen Druck auf die Nadel in einer Schließrichtung des Düsenlochs (Ventilschließrichtung) aufbringt, in die Gegendruckkammer ein und daraus aus. In der Einspritzvorrichtung strömt der Kraftstoff von der Gegendruckkammer, um einen Druck in der Gegendruckkammer derart zu verringern, dass die Nadel angehoben wird, um das Düsenloch zu öffnen.

Eine bekannte Technologie weist einen erhöhten Einspritzvorrichtungsdruck zum Einspritzen des Kraftstoffs auf, so dass die Einspritzvorrichtung einen fein zerstäubten Kraftstoffnebel einspritzen kann, um einen Verbrennungswirkungsgrad zu verbessern. Es wurde eine Diskussion angeregt, um den Einspritzdruck nicht nur durch Erhöhen eines Kraftstoffzufuhrdrucks in einer Kraftstoffzufuhrquelle sondern auch durch Vorsehen einer Einspritzvorrichtung mit einem Druckverstärkermechanismus zum Verstärken des Drucks stärker zu erhöhen.

Zum Beispiel ist der Druckverstärkermechanismus mit einem Druckverstärkerkolben vorgesehen, der eine druckverstärkende Fläche (engl. „boosting surface") und eine druckverstärkungsabgegebende Fläche (engl. „boosted surface") hat. Ein Kraftstoff, der als ein druckverstärkendes Medium wirkt, bringt einen Druck auf die druckverstärkende Fläche auf. Die druckverstärkungsabgegebende Fläche bringt einen Druck auf den Kraftstoff auf, dessen Druck verstärkt werden soll. Der Druckverstärkermechanismus verstärkt einen Druck eines Kraftstoffs gemäß einem Flächenverhältnis zwischen der druckverstärkenden Fläche und der druckverstärkungsabgegebenden Fläche (siehe zum Beispiel WO 05/015000). Der Kraftstoff, dessen Druck verstärkt wird, strömt in die Düsenkammer und bringt einen Druck auf die Nadel in der Ventilöffnungsrichtung auf, um die Nadel anzuheben. Weiter wird der Kraftstoff von dem geöffneten Düsenloch eingespritzt und zerstäubt. Das heißt, der Kraftstoffdruck, der auf die Nadel in der Ventilöffnungsrichtung wirkt, ist äquivalent zu einem Einspritzdruck.

Jedoch erhöht eine Erhöhung des Einspritzdrucks ferner einen Druck, der auf die Nadel zum Öffnen des Ventils in der Ventilöffnungsrichtung aufgebracht wird. Als Ergebnis erhöht sich eine Nadelhubgeschwindigkeit. Wenn es notwendig ist, eine Zeitdauer zu verkürzen, um das Düsenloch zu öffnen, wie zum Beispiel bei einer Feineinspritzung, ist es schwierig, das Anheben der Nadel schnell zu stoppen, und die Nadel in Richtung des Düsenlochs abzusenken. Wenn die Feineinspritzung erforderlich ist, wird immer mehr Kraftstoff eingespritzt als geplant. Daraus ergibt sich eine Abnahme der Kraftstoffersparnis und eine Erhöhung einer Rauchentwicklung.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht des Vorstehenden bereitgestellt.

Technische Aufgabe

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine akkurate Feineinspritzung mittels einer Einspritzvorrichtung selbst unter einem hohen Einspritzdruck zu ermöglichen.

Technische Lösung

Um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu erreichen, ist eine Einspritzvorrichtung vorgesehen, die eine Nadel, eine Düsenkammer und eine Gegendruckkammer hat. Die Nadel öffnet und schließt ein Düsenloch. Die Nadelkammer ist derart definiert, dass ein Kraftstoff, der einen Druck auf die Nadel in der Ventilöffnungsrichtung aufbringt, in die Düsenkammer einströmt und aus dieser ausströmt. Die Gegendruckkammer ist derart definiert, dass ein Kraftstoff, der einen Druck auf die Nadel in der Ventilschließrichtung aufbringt, in die Gegendruckkammer einströmt und aus dieser ausströmt, wobei ein Kraftstoff aus der Gegendruckkammer strömt, um einen Druck in der Gegendruckkammer derart zu reduzieren, dass die Nadel in der Ventilöffnungsrichtung verschoben wird, um das Düsenloch zu öffnen. Die Einspritzvorrichtung ist durch eine dritte Kraftstoffkammer gekennzeichnet, die getrennt von der Düsenkammer und der Gegendruckkammer definiert ist, so dass ein Kraftstoff in die dritte Kraftstoffkammer einströmt und aus dieser ausströmt. Ein Druck in der dritten Kraftstoffkammer dient dazu, um eine Kraft zu reduzieren, die durch einen Druck in der Gegendruckkammer erzeugt wird, wobei die Kraft auf die Nadel in der Ventilschließrichtung aufgebracht wird. Bei einem Ablauf eines Verschiebens der Nadel in der Ventilöffnungsrichtung strömt ein Kraftstoff aus der dritten Kraftstoffkammer, so dass sich der Druck in der dritten Kraftstoffkammer reduziert. Kraftstoffdurchgänge sind derart vorgesehen, dass eine Geschwindigkeit einer Verringerung des Drucks in der dritten Kraftstoffkammer größer als eine Geschwindigkeit der Verringerung des Drucks in der Gegendruckkammer ist.

Um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu erreichen, ist ferner eine Einspritzvorrichtung vorgesehen, die eine Nadel, eine Düsenkammer und eine erste Gegendruckkammer hat. Die Nadel öffnet und schließt ein Düsenloch. Die Düsenkammer ist derart definiert, dass ein Kraftstoff, der einen Druck auf die Nadel in der Ventilöffnungsrichtung aufbringt, in die Düsenkammer einströmt und aus dieser ausströmt. Die erste Gegendruckkammer ist derart definiert, dass ein Kraftstoff, der einen Druck auf die Nadel in der Ventilschließrichtung aufbringt, in die erste Gegendruckkammer einströmt und aus dieser ausströmt, wobei ein Kraftstoff aus der ersten Gegendruckkammer strömt, um einen Druck in der ersten Gegendruckkammer derart zu reduzieren, dass die Nadel in der Ventilöffnungsrichtung verschoben wird, um das Düsenloch zu öffnen. Die Einspritzvorrichtung ist durch eine Zwischenkammer, einen Kolben, eine zweite Gegendruckkammer und eine dritte Kraftstoffkammer gekennzeichnet. Die Zwischenkammer ist zur Verbindung (Kommunikation) mit der ersten Gegendruckkammer definiert. Der Kolben ist getrennt von der Nadel zum Steuern eines Drucks in der Zwischenkammer vorgesehen. Die zweite Gegendruckkammer ist derart definiert, dass ein Kraftstoff, der einen Druck auf den Kolben in einer Richtung eines Verstärkungsdrucks in der Zwischenkammer aufbringt, in die zweite Gegendruckkammer einströmt und aus dieser ausströmt. Die dritte Kraftstoffkammer ist getrennt von der Düsenkammer, der ersten Gegendruckkammer, der Zwischenkammer und der zweiten Gegendruckkammer definiert, so dass ein Kraftstoff in die dritte Kraftstoffkammer einströmt und aus dieser ausströmt. Ein Druck in der dritten Kraftstoffkammer dient dazu, um eine Kraft zu reduzieren, die durch einen Druck in der zweiten Gegendruckkammer in einer Verstärkungsrichtung des Drucks in der Zwischenkammer erzeugt wird. Bei einem Ablauf eines Verschiebens der Nadel in der Ventilöffnungsrichtung strömt ein Kraftstoff aus der zweiten Gegendruckkammer aus, um den Druck in der zweiten Gegendruckkammer zu reduzieren, so dass ein Kraftstoff aus der ersten Gegendruckkammer in die Zwischenkammer strömt, und dass ein Kraftstoff aus der dritten Gegendruckkammer strömt, um einen Druck in der dritten Kraftstoffkammer zu reduzieren. Kraftstoffdurchgänge sind derart vorgesehen, dass eine Geschwindigkeit einer Verringerung des Drucks in der dritten Kraftstoffkammer größer als eine Geschwindigkeit einer Verringerung des Drucks in der ersten Gegendruckkammer ist.

Kurze Beschreibung der Abbildungen der Zeichnungen
Die Erfindung kann gemeinsam mit ihren zusätzlichen Merkmalen und Vorteilen am besten aus der nachstehenden Beschreibung, den angefügten Ansprüchen und den angefügten Zeichnungen beschrieben werden.
1 ist eine schematische Ansicht einer Einspritzvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Schnittteilansicht der Einspritzvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel; und
3 ist eine Schnittteilansicht der Einspritzvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
(Erstes Ausführungsbeispiel)
In 1 und 2 ist die Konstruktion einer Einspritzvorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
Zum Beispiel bilden die Einspritzvorrichtung 1, eine (nicht gezeigte) Kraftstoffzufuhrpumpe und eine Common Rail ein Kraftstoffeinspritzsystem, das einen gespeicherten Druck zum Zuführen eines (nicht gezeigten) Verbrennungsmotors mit Kraftstoff durch Einspritzung verwendet. Die Kraftstoffzufuhrpumpe beaufschlagt den Kraftstoff mit einem hohen Druck. Die Common Rail hält den Kraftstoff, der durch die Kraftstoffzufuhrpumpe mit einem hohen Druck beaufschlagt wird, auf einem hohen Druck. Die Einspritzvorrichtung 1 ist an den Verbrennungsmotor montiert und führt den Kraftstoff in einen Zylinder des Verbrennungsmotors durch Einspritzung zu.
Die Einspritzvorrichtung 1 hat zum Beispiel einen Druckverstärkermechanismus 2, eine Düse 3 und ein elektromagnetisches Stellglied 4. Der Druckverstärkermechanismus 2 verstärkt den Druck eines Kraftstoffs, der von der Common Rail zugeführt wird. Die Düse 3 ist an dem vorderen Ende (der vorderen Endseite in 1) des Druckverstärkermechanismus 2 vorgesehen und nimmt den Kraftstoff, dessen Druck verstärkt wird, auf und zerstäubt diesen. Das elektromagnetische Stellglied 4 treibt den Druckverstärkermechanismus 2 an.
Der Druckverstärkermechanismus 2 verstärkt einen Druck eines einzuspritzenden Kraftstoffs gemäß einem Flächenverhältnis zwischen einer effektiven druckverstärkenden Fläche (engl. „effective boosting area"), die zu einem Druck korrespondiert, der durch einen Kraftstoff erzeugt wird, der als ein druckverstärkendes Medium wirkt, und einer effektiven druckverstärkungsabgebenden Fläche (engl. „effective boosted area"), die zu einem Druck korrespondiert, der auf den Kraftstoff, dessen Druck werden soll, aufgebracht wird. Die effektive druckverstärkende Fläche ist gestaltet, um größer als die effektive druckverstärkungsabgegebende Fläche zu sein, so dass der Druckverstärkermechanismus 2 einen Druck des einzuspritzenden Kraftstoffs verstärkt. Der Druckverstärkermechanismus hat einen Druckverstärkerkolben 6 und ein Steuerventil 7. Der Druckverstärkerkolben 6 hat eine druckverstärkungsabgegebende Fläche, die zu der effektiven druckverstärkungsabgebenden Fläche an dem vorderen Ende korrespondiert, und eine druckverstärkende Fläche, die zu der effektiven druckverstärkenden Fläche an dem hinteren Ende (der hinteren Endseite, wie in 1 gezeigt ist) korrespondiert. Das Steuerventil 7 treibt den Druckverstärkerkolben 6 an.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die effektive druckverstärkende Fläche ungefähr gleich wie eine Querschnittsfläche eines Säulenabschnitts des Druckverstärkerkolbens 6 an der hinteren Endseite in 1. Die Querschnittsfläche des Säulenabschnitts ist quer verlaufend zu einer längsverlaufenden Achse des Druckverstärkerkolbens 6 und hat einen Durchmesser BD1, wie in 1 gezeigt ist. Ferner ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die effektive druckverstärkungsabgegebende Fläche ungefähr gleich wie eine Querschnittsfläche eines weiteren Säulenabschnitts des Kolbens 6 an der vorderen Endseite in 1. Die Querschnittsfläche des anderen Säulenabschnitts ist quer verlaufend zu der längsverlaufenden Achse des Druckverstärkerkolbens 6 und hat einen Durchmesser BD2, wie in 1 gezeigt ist.
Der Druckverstärkerkolben 6 ist durch einen Zylinder gleitend aufgenommen, um teilweise mit dem Zylinder in Kontakt zu sein, ein Durchmesser des Kolbens erhöht sich stufenweise in Richtung des hinteren Endes. Das heißt, der Druckverstärkerkolben 6 ist mit dem Zylinder an zumindest zwei Positionen (das heißt, an dem vorderen und hinteren Ende) gleitend in Kontakt und der Durchmesser des Druckverstärkerkolbens 6 ist an dem vorderen Ende kleiner als der an dem hinteren Ende. Somit kann der Druckverstärkerkolben 6 die druckverstärkungsabgegebende Fläche ausbilden, die zu der effektiven druckverstärkungsabgegebende Fläche an dem vorderen Ende korrespondiert. Weiter kann der Druckverstärkerkolben 6 die druckverstärkende Fläche ausbilden, die zu der effektiven druckverstärkenden Fläche korrespondiert, die größer als die effektive druckverstärkungsabgegebende Fläche ist.
Der Druckverstärkerkolben 6 ist in dem Zylinder aufgenommen (wie vorstehend erwähnt ist), um eine druckverstärkende Kammer 8, eine Kammer 9, deren Druck verstärkt wird, und eine Druckverstärkungssteuerkammer 10 auszubilden (zu definieren). Ein Kraftstoff, der als das druckverstärkendes Medium wirkt, strömt in die druckverstärkende Kammer 8 ein und aus dieser aus. Ein Kraftstoff, dessen Druck zu verstärken ist, strömt in die Kammer 9, deren Druck verstärkt wird, ein und aus dieser aus. Ein Kraftstoff, der einen Druckverstärkungszustand des Kraftstoffs, dessen Druck verstärkt wird, steuert, strömt in die Druckverstärkungssteuerkammer 10 ein und aus dieser aus.
Die druckverstärkende Kammer 8 ist durch einen Kraftstoffkanal 12 mit der Common Rail verbunden und nimmt einen Hochdruckkraftstoff als das druckverstärkende Medium auf. Das hintere Ende des Druckverstärkerkolbens 6 steht in die druckverstärkende Kammer 8 vor, um die druckverstärkende Fläche auszubilden. Die druckverstärkende Kammer 8 nimmt eine Rückhaltefeder 13 des Druckverstärkerkolbens 6 auf. Die Rückhaltefeder 13 drückt den Druckverstärkerkolben 6 in Richtung des hinteren Endes (das heißt, in einer Richtung zum Vergrößern der Kammer 9, deren Druck verstärkt wird, oder zum Verringern eines Drucks in der Kammer 9, deren Druck verstärkt wird).
Die Kammer 9, deren Druck verstärkt wird, nimmt einen Hochdruckkraftstoff von der druckverstärkenden Kammer 8 über einen Kraftstoffkanal 14 auf, der für den Druckverstärkerkolben 6 vorgesehen ist. Die Kammer 9, deren Druck verstärkt wird, ist am hinteren Abschnitt durch das vordere Ende des Druckverstärkerkolbens 6 abgedichtet, so dass das vordere Ende des Druckverstärkerkolbens 6 die druckverstärkungsabgegebende Fläche ausbildet. Der Kraftstoffkanal 14 ist mit einem Rückschlagventil 15 vorgesehen, um zu verhindern, dass der druckverstärkte Kraftstoff, der durch die Kammer 9, deren Druck verstärkt wird, 9 verstärkt wird, in die druckverstärkende Kammer 8 strömt.
Die Druckverstärkungssteuerkammer 10 ist zwischen der druckverstärkenden Fläche und der druckverstärkungsabgebenden Fläche vorgesehen. Der Kraftstoff in der Druckverstärkungssteuerkammer 10 drückt den Druckverstärkerkolben 6 zu dem hinteren Abschnitt gemäß einer Flächendifferenz zwischen der effektiven druckverstärkenden Fläche und der effektiven druckverstärkungsabgebenden Fläche (das heißt, eine Differenz zwischen einer Fläche der effektiven druckverstärkenden Fläche und der effektiven druckverstärkungsabgebenden Fläche). Das heißt, der Druck in der Druckverstärkungssteuerkammer 10 wirkt auf den Druckverstärkerkolben 6 in einer Richtung zum Reduzieren des Drucks in der Kammer 9, deren Druck verstärkt wird.
Die Druckverstärkungssteuerkammer 10 ist über einen Kraftstoffkanal 16 mit einer Steuerventilkammer 18 zum Aufnehmen des Steuerventils 7 verbunden. Abhängig von einer Position des Steuerventils 7 ist die Druckverstärkungssteuerkammer 10 mit einem Kraftstoffbehälter oder mit der druckverstärkenden Kammer 8 verbunden, die mit der Common Rail verbunden ist. Augrund dieses Zusammenhangs erhöht sich oder verringert sich ein Druck in der Druckverstärkungssteuerkammer 10, so dass der Druckverstärkerkolben 6 zu dem hinteren oder zu dem vorderen Abschnitt verschoben wird. Als Ergebnis strömt der Kraftstoff in die druckverstärkende Kammer 8 ein und ein Druck in der Kammer 9, deren Druck verstärkt wird, wird gesteuert.
Die Steuerventilkammer 18 nimmt das Steuerventil 7 auf und ist zu Kraftstoffkanälen 16, 19 und 20 offen. Der Kraftstoffkanal 16 führt zu der Druckverstärkungssteuerkammer 10. Der Kraftstoffkanal 19 führt zu dem Kraftstoffbehälter. Der Kraftstoffkanal 20 führt zu der druckverstärkenden Kammer 8. Das Steuerventil 7 funktioniert als ein Dreiwegeventil zum Umschalten zwischen offenen und geschlossenen Zuständen. In dem offenen Zustand sind die Kraftstoffkanäle 16 und 19 miteinander verbunden. Somit strömt ein Kraftstoff von der Druckverstärkungssteuerkammer 10 in den Kraftstoffbehälter. In dem geschlossenen Zustand sind die Kraftstoffkanäle 16 und 20 miteinander verbunden. Somit strömt der Kraftstoff von der Common Rail über die druckverstärkende Kammer 8 in die Druckverstärkungssteuerkammer 10.
Das Steuerventil 7 hat einen Hochdruckventilabschnitt 22, einen Niederdruckventilabschnitt 23 und einen Kolbenabschnitt 24. Der Hochdruckventilabschnitt 22 öffnet oder schließt einen Weg zwischen den Kraftstoffkanälen 16 und 20. Der Niederdruckventilabschnitt 23 öffnet oder schließt einen Weg zwischen den Kraftstoffkanälen 16 und 19. Der Kolbenabschnitt 24 nimmt einen Steuerdruck zum Antreiben des Steuerventils 7 auf. Der Steuerdruck ist ein Druck in der Steuerkammer 25, die dadurch definiert ist, dass der Kolbenabschnitt 24 die hintere Seite der Steuerventilkammer 18 abdichtet. Die Steuerkammer 25 ist zu den Kraftstoffkanälen 27 und 28 offen. Der Kraftstoffkanal 27 ist mit dem Kraftstoffkanal 19 verbunden, und der Kraftstoffkanal 28 ist führt zu der druckverstärkenden Kammer 8. Der Kraftstoffkanal 27 ist mit dem elektromagnetischen Stellglied 4 vorgesehen und ist mit einer Drossel 29 ausgebildet. Der Kraftstoffkanal 28 ist mit einer Drossel 30 ausgebildet.
Das elektromagnetische Stellglied 4 öffnet, wenn es betrieben wird, den Kraftstoffkanal 27 und verbindet die Steuerkammer 25 mit dem Kraftstoffkanal 19. Die Drosseln 29 und 30 sind derart vorgesehen, dass die Kraftstoffmenge, die von der Steuerkammer 25 zu dem Kraftstoffkanal 19 durch den Kraftstoffkanal 27 strömt, größer als die Kraftstoffmenge ist, die von der druckverstärkenden Kammer 8 durch den Kraftstoffkanal 28 zu der Steuerkammer 25 strömt.
Wenn das elektromagnetische Stellglied 4 betrieben wird, reduziert sich der Druck in der Steuerkammer 25 und daher wird das Steuerventil 7 von dem geschlossenen Zustand zu dem offenen Zustand verändert. Als Ergebnis strömt der Kraftstoff von der Druckverstärkungssteuerkammer 10 über den Kraftstoffkanal 16, die Steuerventilkammer 18 und den Kraftstoffkanal 19 zu dem Kraftstoffbehälter, und daher reduziert sich der Druck in der Druckverstärkungssteuerkammer 10. Somit bewegt sich demgemäß der Druckverstärkerkolben 6 zu dem vorderen Ende und der Kraftstoff strömt von der Common Rail über den Kraftstoffkanal 12 in die druckverstärkende Kammer 8, um einen Druck des Kraftstoffs in der Kammer 9, deren Druck verstärkt wird, zu verstärken.
Ein Beenden des Betriebs des elektromagnetischen Stellglieds 4 schließt den Kraftstoffkanal 27. Dann hört der Kraftstoff auf, von der Kraftstoffkammer 25 zu strömen und der Kraftstoff strömt weiter nur von dem Kraftstoffkanal 28 zu der Steuerkammer 25. Folglich verstärkt (erhöht) ein Beenden des elektromagnetischen Stellglieds 4 den Druck in der Steuerkammer 25 und das Steuerventil 7 wird von dem offenen Zustand zu dem geschlossenen Zustand verändert.
Als Ergebnis strömt ein Hochdruckkraftstoff von der Common Rail über den Kraftstoffkanal 12, die druckverstärkende Kammer 8, den Kraftstoffkanal 20, die Steuerventilkammer 18 und den Kraftstoffkanal 16 zu der Druckverstärkungssteuerkammer 10. Daher wird der Druck in der Druckverstärkungssteuerkammer 10 verstärkt. Der Druckverstärkerkolben 6 bewegt sich demgemäß zu dem hinteren Ende, um den Druck in der Kammer 9, deren Druck verstärkt wird, zu reduzieren, und dann strömt der Kraftstoff von der druckverstärkenden Kammer 8 über den Kraftstoffkanal 14 zu der Kammer 9, deren Druck verstärkt wird.
Die Düse 3 hat eine Nadel 33 zum Öffnen und Schließen von Düsenlöchern 32, die an dem vorderen Ende vorgesehen sind. Die Nadel 33 öffnet und schließt die Düsenlöcher 32, wenn ein Sitzabschnitt 34 wiederholt mit einer Sitzfläche 35, die an dem vorderen Ende vorgesehen ist, in Eingriff ist oder von dieser gelöst ist.
Die Düse 3 definiert eine Düsenkammer 37 und eine Gegendruckkammer 38. Ein Kraftstoff, der einen Druck in einer Richtung (Ventilöffnungsrichtung) zum Öffnen der Düsenlöcher 32 aufbringt, strömt in die Düsenkammer 37 ein und aus dieser aus. Ein Kraftstoff, der einen Druck auf die Nadel in einer Richtung (Ventilschließrichtung) zum Schließen der Düsenlöcher 32 aufbringt, strömt in die Gegendruckkammer 38 ein und aus dieser aus. Die Nadel 33 ist in der Ventilschließrichtung durch den Druck in der Gegendruckkammer 38 und durch eine Rückhaltefeder 39 gedrückt. Die Nadel 33 ist in einer Ventilöffnungsrichtung durch den Druck in der Düsenkammer 37 gedrückt. Die Rückhaltefeder 39 ist in der Gegendruckkammer 38 aufgenommen.
Die Düsenkammer 37 ist durch den Kraftstoffkanal 40 mit der Kammer 9, deren Druck verstärkt wird, verbunden. Die Gegendruckkammer 38 ist durch einen Kraftstoffkanal 41 mit der Druckverstärkungssteuerkammer 10 verbunden. Der Kraftstoffkanal 41 ist mit einer Drossel 43 und einem Bypasskanal vorgesehen, der die Drossel 43 umgeht, und parallel zu der Drossel 43 zu der Gegendruckkammer 38 führt. Der Bypasskanal ist mit einem Rückschlagventil 44 vorgesehen, um zu verhindern, dass ein Kraftstoff von der Gegendruckkammer 38 zu der Druckverstärkungssteuerkammer 10 zurückströmt. In der Düse 3 ist der Kraftstoffkanal 41 derart gestaltet, dass die Kraftstoffmenge, die in die Gegendruckkammer 38 strömt, größer als die Kraftstoffmenge ist, die von ihr strömt. Das heißt, der Kraftstoffkanal 41 ist derart gestaltet, dass ein Kraftstoff in die Gegendruckkammer 38 mit einer größeren Strömungsrate als eine Strömungsrate strömt, bei der ein Kraftstoff aus der Gegendruckkammer 38 ausströmt.
Wenn das elektromagnetische Stellglied 4 betrieben wird und der Druckverstärkermechanismus 2 den Druck des Kraftstoffs verstärkt, strömt der Kraftstoff, dessen Druck verstärkt wird, von der Kammer 9, deren Druck verstärkt wird, über den Kraftstoffkanal 40 zu der Düsenkammer 37. Zur gleichen Zeit strömt der Kraftstoff in der Gegendruckkammer 38 über den Kraftstoffkanal 41, die Druckverstärkungssteuerkammer 10, den Kraftstoffkanal 16, die Steuerventilkammer 18 und den Kraftstoffkanal 19 in den Kraftstoffbehälter.
Als Ergebnis erhöht sich der Druck in der Düsenkammer 37 und der Druck in der Gegendruckkammer 38 verringert sich. Eine Kraft, die auf die Nadel 33 in der Ventilöffnungsrichtung wirkt, wird größer als eine Kraft, die auf diese in der Ventilschließrichtung wirkt. Somit wird die Nadel 33 angehoben, um die Düsenlöcher 32 zu öffnen. In diesem Fall ist das Rückschlagventil 33 für den Kraftstoffkanal 31 geschlossen, da der Kraftstoff von der Gegendruckkammer 38 zu der Druckverstärkungssteuerkammer 10 strömt. Demgemäß reguliert die Drossel 43 die Menge (Strömungsrate) des Kraftstoffs, der von der Gegendruckkammer 38 strömt.
Wenn der Betrieb des elektromagnetischen Stellglieds 4 beendet wird und die Verstärkung eines Drucks durch den Druckverstärkermechanismus 2 beendet wird, wird die Düsenkammer 37 nicht mit dem Kraftstoff, dessen Druck verstärkt wird, zugeführt. Zur gleichen Zeit strömt der Hochdruckkraftstoff von der Common Rail über den Kraftstoffkanal 12, die druckverstärkende Kammer 8, den Kraftstoffkanal 20, die Steuerventilkammer 18, den Kraftstoffkanal 16, die Druckverstärkungssteuerkammer 10 und den Kraftstoffkanal 41 zu der Gegendruckkammer 38.
Als Ergebnis verringert sich der Druck in der Düsenkammer 37 und der Druck in der Gegendruckkammer erhöht sich. Somit wird eine Kraft, die auf die Nadel 33 in der Ventilschließrichtung wirkt, größer als eine Kraft, die auf diese in der Ventilöffnungsrichtung wirkt, und daher wird die Nadel 33 abgesenkt, um die Düsenlöcher 32 zu schließen. Als Ergebnis wird das Rückschlagventil 44 für den Kraftstoffkanal 41 geöffnet, da der Kraftstoff von der Druckverstärkungssteuerkammer 10 zu der Gegendruckkammer 38 strömt. Demgemäß reguliert die Drossel 43 nicht die Menge an Kraftstoff, die in die Gegendruckkammer 38 strömt, und somit erhöht sich der Druck in der Gegendruckkammer 38 schnell und zuverlässig.
Ein Flächenverhältnis (zweites Flächenverhältnis der vorliegenden Erfindung) ist zwischen einer effektiven Fläche, die zu einem Druck korrespondiert, der auf die Nadel 33 in der Gegendruckkammer 38 aufgebracht wird, und einer effektiven Fläche definiert, die zu dem Druck korrespondiert, der auf die Nadel 33 in der Düsenkammer 37 aufgebracht wird. Um zum Beispiel das Flächenverhältnis zu definieren, wird die effektive Fläche, die zu dem Druck korrespondiert, der auf die Nadel 33 in der Gegendruckkammer 38 aufgebaut wird, durch die effektive Fläche dividiert, die zu dem Druck korrespondiert, der auf die Nadel 33 in der Düsenkammer 37 aufgebracht wird. Ein weiteres Flächenverhältnis (erstes Flächenverhältnis der vorliegenden Erfindung) ist zwischen der effektiven druckverstärkenden Fläche und der effektiven druckverstärkungsabgebenden Fläche definiert. Um zum Beispiel das weitere Flächenverhältnis zu definieren, wird die effektive druckverstärkende Fläche durch die effektive druckverstärkungsabgegebende Fläche dividiert. Die Nadel 33 ist so vorgesehen, dass das zuerst genannte Flächenverhältnis (zweite Flächenverhältnis) größer als oder gleich wie das zuletzt genannte (erste Flächenverhältnis) ist.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die effektive Fläche, die zu dem Druck korrespondiert, der auf die Nadel 33 in der Gegendruckkammer 38 aufgebracht wird, ungefähr gleich wie eine Querschnittsfläche eines hinteren Endabschnitts der Nadel 33. Der Querschnittsabschnitt des hinteren Abschnitts ist querverlaufend zu einer längsverlaufenden Achse der Nadel 33 (siehe 2) und hat einen Durchmesser RD1, wie in 1 gezeigt ist. Ferner ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die effektive Fläche, die zu dem Druck korrespondiert, die auf die Nadel 33 in der Düsenkammer 37 aufgebracht wird, ungefähr gleich wie eine Querschnittsfläche eines Säulenabschnitts der Nadel 33. Die Querschnittsfläche des Säulenabschnitts ist auch querverlaufend zu der längsverlaufenden Achse der Nadel 33 (siehe 2) und hat einen Durchmesser RD2, wie in 2 gezeigt.
Die Düse 3 definiert eine dritte Kraftstoffkammer 46. die getrennt von der Düsenkammer 37 und der Gegendruckkammer 38 ist, und ein Kraftstoff strömt in die dritte Kraftstoffkammer 46 ein und aus dieser aus. Ein Druck in der dritten Kraftstoffkammer 46 reduziert eine Kraft durch den Druck in der Gegendruckkammer 38, wobei die Kraft auf die Nadel 33 in der Ventilschließrichtung aufgebracht wird. Die dritte Kraftstoffkammer 46 ist nachstehend als die Gegendruckreduzierungskammer 46 bezeichnet. Das heißt, der Druck der Gegendruckreduzierungskammer 46 wirkt auf die Nadel 33 in der Ventilöffnungsrichtung. Der Kraftstoff in der Gegendruckreduzierungskammer 46 spannt einen hinteren Abschnitt 47 der Nadel 33 in Richtung des hinteren Endes vor. Das hintere Ende 47 dichtet (sperrt) die Gegendruckkammer 38 von einem vorderen Ende ab.
Die Gegendruckreduzierungskammer 46 ist ausgebildet, um einen Druck in der Gegendruckkammer 38 abzubauen, der auf die Nadel 33 in der Ventilschließrichtung wirkt. Zum Beispiel schwächt die Gegendruckreduzierungskammer 46 eine Kontaktkraft ab, die auf die Sitzfläche 35 durch den Sitzabschnitt 34 aufgebracht wird und reduziert eine Last, die auf den Sitzabschnitt 34 oder die Sitzfläche 35 aufgebracht wird. Der Druck in der Gegendruckreduzierungskammer 46 reduziert die Kraft, die durch den Druck in der Gegendruckkammer 38 in Übereinstimmung mit einer Differenz zwischen der effektiven Fläche für die Gegendruckkammer 38 und der effektiven Fläche für die Düsenkammer 37 zum Beispiel erzeugt wird. Das heißt, eine Vorspannkraft, die auf die Nadel 33 durch den Kraftstoff in der Gegendruckkammer 38 in der Ventilschließrichtung aufgebracht wird, wird um einen Betrag abgeschwächt, der zu einer Vorspannkraft korrespondiert, die auf die Nadel 33 durch den Kraftstoff in der Gegendruckreduzierungskammer 46 in der Ventilöffnungsrichtung aufgebracht wird.
Die Gegendruckreduzierungskammer 46 ist durch den Kraftstoffkanal 48 mit dem Kraftstoffkanal 41 verbunden. Daher strömt in der Einspritzvorrichtung 1, wenn die Nadel 33 angehoben wird, um die Düsenlöcher 32 zu öffnen (das heißt, wenn der Kraftstoff aus der Druckverstärkungssteuerkammer 10 in den Kraftstoffbehälter strömt), der Kraftstoff aus der Gegendruckkammer 38 aus, und zur gleichen Zeit kann der Kraftstoff von der Gegendruckreduzierungskammer 46 derart strömen, dass sich der Druck in der Gegendruckreduzierungskammer 46 verringert. Ähnlich wie der Kraftstoff für die Gegendruckkammer 38 wird der Kraftstoff für die Gegendruckreduzierungskammer 46 von der Common Rail über die Druckverstärkungssteuerkammer 10 zugeführt.
Da die Gegendruckreduzierungskammer 46 durch den Kraftstoffkanal 48 mit dem Kraftstoffkanal 41 verbunden ist, ist eine Druckverstärkungsstartzeitabstimmung, bei der der Druckverstärkermechanismus 2 beginnt den Druck des Kraftstoffs zu verstärken, ungefähr gleich wie eine Druckverringerungszeitabstimmung, bei der der Druck in der Gegendruckreduzierungskammer 46 beginnt sich zu verringern. Ferner sind die Kraftstoffkanäle 41, 48 derart gestaltet, dass eine Geschwindigkeit einer Verringerung des Drucks in der Gegendruckreduzierungskammer 46 größer als eine Geschwindigkeit einer Verringerung des Drucks in der Gegendruckkammer 38 aufgrund der Drossel 43 ist.
Nachstehend ist ein Betrieb der Einspritzvorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
Wenn das elektromagnetische Stellglied 4 betrieben wird, um ein Zuführen eines Kraftstoffs von der Druckverstärkungssteuerkammer 10 zu dem Kraftstoffbehälter zu beginnen, beginnt ein Kraftstoff aus der Gegendruckkammer 38 zu strömen, und gleichzeitig beginnt ferner ein Kraftstoff aus der Gegendruckreduzierungskammer 46 zu strömen. Daher verringern sich sowohl ein Druck in der Gegendruckkammer 38 als auch in der Gegendruckreduzierungskammer 46, und es beginnt schließlich eine Anhebung der Nadel 33.
Die Geschwindigkeit einer Verringerung des Drucks in der Gegendruckreduzierungskammer 46 ist größer als die Geschwindigkeit einer Verringerung des Drucks in der Gegendruckkammer 38. Demgemäß verringert sich der Druck in der Gegendruckreduzierungskammer 46 schneller als der in der Gegendruckkammer 38. Der Druck in der Gegendruckkammer 38 wird auf die Nadel 33 in der Ventilschließrichtung aufgebracht, und der Druck in der Gegendruckreduzierungskammer 46 wird auf die Nadel 33 in der Ventilöffnungsrichtung aufgebracht. Somit wird die Vorspannkraft, die auf die Nadel 33 in der Ventilöffnungsrichtung aufgebracht wird, mehr abgeschwächt als die Vorspannkraft, die auf die Nadel 33 in der Ventilschließrichtung aufgebracht wird. Als Ergebnis verringert sich eine Hubgeschwindigkeit der Nadel 33.
Die Vorteile des ersten Ausführungsbeispiels sind nachstehend beschrieben. Bei einem Ablauf des Anhebens der Nadel 33 in der Einspritzvorrichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels strömt ein Kraftstoff aus der Gegendruckreduzierungskammer 46 aus und daher verringert sich der Druck in der Gegendruckreduzierungskammer 46. In der Einspritzvorrichtung 1 sind die Kraftstoffkanäle 41 und 48 derart gestaltet (strukturiert), dass die Geschwindigkeit einer Verringerung des Drucks in der Gegendruckreduzierungskammer 46 höher als die Geschwindigkeit einer Verringerung des Drucks in der Gegendruckkammer 38 ist.
Aufgrund der vorstehenden Struktur verringert sich bei dem Ablauf eines Anhebens der Nadel 33 der Druck in der Gegendruckreduzierungskammer 46 schneller als der in der Gegendruckkammer 38. Daher wird die Kraft, die auf die Nadel 33 in der Ventilöffnungsrichtung aufgebracht wird, schneller abgeschwächt als die Kraft, die auf die Nadel 33 in der Ventilschließrichtung aufgebracht wird. Als Ergebnis verringert sich die Hubgeschwindigkeit der Nadel 33. Somit ist, selbst wenn ein Einspritzdruck hoch ist, es möglich, die Feineinspritzung (Einspritzung mit sehr geringer Menge) der Einspritzvorrichtung 1 akkurat zu steuern.
Gemäß der Einspritzvorrichtung 1 ist die Druckverstärkungsstartzeitabstimmung, bei der der Druckverstärkermechanismus 2 beginnt den Druck eines Kraftstoffs zu verstärken, ungefähr gleich wie die Druckverringerungszeitabstimmung, bei der der Druck in der Gegendruckreduzierungskammer 46 beginnt sich zu verringern.
Unter der Annahme, dass die Druckverstärkungsstartzeitabstimmung des Druckverstärkermechanismus 2 die Druckverringerungszeitabstimmung für die Gegendruckreduzierungskammer 46 beschleunigt, wird in einem derartigen Fall die Nadel 33 mit einem hohen Druck angehoben, der in der Gegendruckreduzierungskammer 46 erhalten wird (das heißt, mit einer großen Kraft, die auf die Nadel 33 in der Ventilöffnungsrichtung aufgebracht wird). Folglich erhöht sich die Hubgeschwindigkeit der Nadel 33 und daher erhöht sich die Einspritzmenge. Im Gegensatz dazu, wenn die Druckverstärkungsstartzeitabstimmung des Druckverstärkermechanismus 2 verspätet zu der Druckverringerungszeitabstimmung für die Gegendruckreduzierungskammer 46 ist, wird in einem derartigen Fall die Nadel 33 angehoben, nachdem sich der Druck in der Gegendruckreduzierungskammer 46 verringert (das heißt, nachdem eine große Kraft durchgehend auf die Nadel 33 in der Ventilschließrichtung für eine gewisse Zeit aufgebracht wird). Folglich wird eine große Kraft auf den Sitzabschnitt 34 oder die Sitzfläche 35 für eine gegebene Zeitdauer aufgebracht.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Druckverstärkungsstartzeitabstimmung, bei der der Druckverstärkermechanismus 2 beginnt eine Druck zu verstärken, ungefähr gleich wie die Druckverringerungszeitabstimmung sein, bei der der Druck in der Gegendruckreduzierungskammer 46 beginnt sich zu verringern. Somit ist es möglich, zu begrenzen, dass sich eine Einspritzmenge erhöht, und dass sich die Last auf den Sitzabschnitt 34 oder die Sitzfläche 35 erhöht.
Gemäß der Einspritzvorrichtung 1 ist das Flächenverhältnis zwischen der effektiven Fläche, die zu dem Druck korrespondiert, der auf die Nadel 33 in der Gegendruckkammer 38 aufgebracht wird, und der effektiven Fläche, die zu dem Druck korrespondiert, der auf die Nadel 33 in der Düsenkammer 37 aufgebracht wird, größer als oder gleich wie das Flächenverhältnis zwischen der effektiven druckverstärkenden Fläche und der effektiven druckverstärkungsabgebenden Fläche.
In dem vorliegenden Erfindung führt die Common Rail den Kraftstoff mit dem gleichen Druck zu der druckverstärkenden Kammer 8 und der Gegendruckkammer 38 zu. Daher kann, wenn das Flächenverhältnis zwischen der effektiven Fläche für die Nadel 33 in der Gegendruckkammer 38 und der effektiven Fläche für die Nadel 33 in der Düsenkammer 37 größer als oder gleich wie das Flächenverhältnis zwischen der effektiven druckverstärkenden Fläche und der effektiven druckverstärkungsabgebenden Fläche festgelegt ist, der Effekt zum Verringern der Hubgeschwindigkeit der Nadel 33 verbessert werden.
In der Einspritzvorrichtung 1 ist der Kraftstoffkanal 41 derart konstruiert, dass die Kraftstoffmenge, die in die Gegendruckkammer 38 strömt, größer als die Kraftstoffmenge ist, die von (aus) dieser strömt.
Dies ermöglicht es, den Druck in der Gegendruckkammer 38 zuverlässig zu verstärken.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Die Konstruktion der Einspritzvorrichtung 1 des zweiten Ausführungsbeispiels ist nachstehend mit Bezug auf 3 beschrieben. Die korrespondierenden Teile in den Ausführungsbeispielen 1 und 2 sind durch die gleichen Bezugszeichen dargestellt und deren ausführliche Beschreibung ist aus Vereinfachungsgründen unterlassen.
Die Einspritzvorrichtung 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel hat einen Kolben 51, der von einer Nadel 33 getrennt vorgesehen ist, zum Steuern eines Drucks in einer Zwischenkammer 50, die mit der Gegendruckkammer 38 (ersten Gegendruckkammer) verbunden ist. Die Einspritzvorrichtung 1 hat einen zweite Gegendruckkammer 52. Ein Kraftstoff, der einen Druck auf den Kolben 51 in einer Richtung aufbringt, um den Druck in der Zwischenkammer 50 zu verstärken (das heißt, um den Kolben 51 in Richtung des vorderen Endes zu drücken), strömt in die zweite Gegendruckkammer 52. Der Druck in der zweiten Gegendruckkammer wird auf die Nadel 33 in der Ventilschließrichtung durch den Druck in der Zwischenkammer 50 und der Gegendruckkammer 38 aufgebracht.
Die Einspritzvorrichtung 1 des zweiten Ausführungsbeispiels hat eine zweite Gegendruckreduzierungskammer 53, die als eine dritte Kraftstoffkammer dient, die die gleiche Funktion wie die Gegendruckreduzierungskammer 46 des ersten Ausführungsbeispiels hat. Die zweite Gegendruckreduzierungskammer 53 ist getrennt von der Düsenkammer 37, der Gegendruckkammer 38, der Zwischenkammer 50 und der zweiten Gegendruckkammer 52 ausgebildet. Ein Druck in der zweiten Gegendruckreduzierungskammer 53 dient dazu, eine Kraft zu reduzieren, die durch den Druck in der zweiten Gegendruckreduzierungskammer 53 erzeugt wird, wobei die Kraft in einer Richtung zum Verstärken des Drucks in der Zwischenkammer 50 aufgebracht wird.
Wie vorstehend erwähnt ist, reduziert ein Druck in der zweiten Gegendruckreduzierungskammer 53 die Kraft, die durch den Druck in der zweiten Gegendruckkammer 52 erzeugt wird, wobei die Kraft auf die Nadel 33 in der Ventilschließrichtung wirkt. Dies bedeutet, dass als Ergebnis der Druck in der zweiten Gegendruckreduzierungskammer 53 auf die Nadel 33 in der Ventilöffnungsrichtung wirkt. Es gibt eine Flächendifferenz zwischen einer effektiven Fläche, die zu einem Druck in der zweiten Gegendruckkammer 52 korrespondiert, und einer effektiven Fläche, die zu einem Druck in der Zwischenkammer 50 korrespondiert. Der Druck in der zweiten Gegendruckkammer 52 wird gemäß dieser Flächendifferenz reduziert und zu der Nadel 33 übertragen.
Der Kolben 51 ist aus einem vorderen Endabschnitt 56 und einem hinteren Endabschnitt 57 gebildet. Der vordere Endabschnitt 56 ist derart ausgebildet, um die Zwischenkammer 50 von der hinteren Endseite abzudichten. Der hintere Endabschnitt 57 hat einen größeren Durchmesser als der vordere Endabschnitt 56 und ist koaxial zu dem vorderen Endabschnitt 56 vorgesehen. Der hintere Endabschnitt 57 ist derart ausgebildet, um die zweite Gegendruckkammer 52 von der vorderen Endseite abzudichten. Die zweite Gegendruckreduzierungskammer 53 ist derart ausgebildet, dass der hintere Endabschnitt 57 die Gegendruckreduzierungskammer 53 an dem hinteren Ende abdichtet, und der vordere Endabschnitt 56 diese an dem vorderen Endabschnitt abdichtet.
Die zweite Gegendruckreduzierungskammer 53 nimmt eine Rückhaltefeder 58 zum Drücken des Kolbens 58 in Richtung des vorderen Endes auf. Der Kolben 51 ist weiter mit einem Kraftstoffkanal 59 vorgesehen. Der Kraftstoffkanal 59 hat ein Rückschlagventil 60 zum Verhindern, dass ein Kraftstoff von der Zwischenkammer 50 zu der zweiten Gegendruckkammer 52 rückströmt. Der Kraftstoffkanal 59 und das Rückschlagventil 60 sind vorgesehen, um einen Kraftstoff von der zweiten Gegendruckkammer 52 zu der Zwischenkammer 50 und der Gegendruckkammer 38 zu zuführen, wenn ein Kraftstoff von der Zwischenkammer 50 und der Gegenddruckkammer 38 ausströmt.
Es gibt ein Flächenverhältnis (zweites Flächenverhältnis der vorliegenden Erfindung) zwischen der effektiven Fläche, die zu einem Druck korrespondiert, der auf den Kolben 51 in der zweiten Gegendruckkammer 52 aufgebracht wird, und der effektiven Fläche, die zu einem Druck korrespondiert, der auf den Kolben 51 in der Zwischenkammer 50 aufgebracht wird. Das heißt, das Flächenverhältnis wird durch Dividieren der effektiven Fläche, die zu dem Druck in der zweiten Gegendruckkammer 52 korrespondiert, durch die effektive Fläche definiert, die zu dem Druck in der Zwischenkammer 50 korrespondiert. Der Kolben 51 ist derart ausgebildet, dass dieses Flächenverhältnis (zweites Flächenverhältnis) größer als oder gleich wie das Flächenverhältnis (erstes Flächenverhältnis) zwischen der effektiven druckverstärkenden Fläche und der effektiven druckverstärkungsabgebenden Fläche ist.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die effektive Fläche, die zu einem Druck korrespondiert, der auf den Kolben 51 in der zweiten Gegendruckkammer 52 aufgebracht wird, ungefähr gleich wie eine Querschnittsfläche des hinteren Endabschnitts 57 des Kolbens 51. Die Querschnittsfläche des hinteren Endabschnitts 57 ist querverlaufend zu einer längsverlaufenden Achse des Kolbens 51 (siehe 3) und hat einen Durchmesser RD3, wie in 3 gezeigt ist. Ferner ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die effektive Fläche, die zu einem Druck korrespondiert, der auf den Kolben 51 in der Zwischenkammer 50 aufgebracht wird, ungefähr gleich wie eine Querschnittsfläche des vorderen Endabschnitts 56 des Kolbens 51. Die Querschnittsfläche des vorderen Endabschnitts 56 ist querverlaufend zu einer längsverlaufenden Achse des Kolbens 51 (siehe 3) und hat einen Durchmesser RD4, wie in 3 gezeigt ist.
In der Einspritzvorrichtung 1 des zweiten Ausführungsbeispiels ist der Kraftstoffkanal 41 mit der zweiten Gegendruckkammer 52 verbunden (nicht mit der Gegendruckkammer 38), so dass die Druckverstärkungssteuerkammer 10 mit der zweiten Gegendruckkammer 52 verbunden ist (siehe 3). Gleich wie in dem ersten Ausführungsbeispiel ist der Kraftstoffkanal 41 auch mit der Drossel 43 und dem Rückschlagventil 44 vorgesehen.
Der Kraftstoffkanal 41 ist derart konstruiert, dass die Kraftstoffmenge, die in die zweite Gegendruckkammer 52 strömt, größer als die Kraftstoffmenge ist, die aus dieser ausströmt. Ferner ist der Kraftstoffkanal 48 mit der zweiten Gegendruckreduzierungskammer 53 derart verbunden, dass die Druckverstärkungssteuerkammer 10 mit der zweiten Gegendruckreduzierungskammer 53 verbunden ist (siehe 1).
Somit ist die zweite Gegendruckkammer 52 über den Kraftstoffkanal 41, die Druckverstärkungssteuerkammer 10 und den Kraftstoffkanal 16 mit der Steuerventilkammer 18 verbunden. Ferner ist die zweite Gegendruckreduzierungskammer 53 über die Kraftstoffkanäle 41 und 48, die Druckverstärkungssteuerkammer 10 und den Kraftstoffkanal 16 mit der Steuerventilkammer 18 verbunden. Wenn das Steuerventil 7 in den geschlossenen Zustand geschalten wird, strömt ein Kraftstoff von der Common Rail zu der zweiten Gegendruckkammer 52 und der zweiten Gegendruckreduzierungskammer 53, und ferner strömt, wenn das Steuerventil 7 in den offenen Zustand geschalten wird, ein Kraftstoff von der zweiten Gegendruckkammer 52 und der zweiten Gegendruckreduzierungskammer 53 zu dem Kraftstoffbehälter.
Die zweite Gegendruckreduzierungskammer 53 ist über die Kraftstoffkanäle 41 und 48 mit der Druckverstärkungssteuerkammer 10 verbunden. Daher ist eine Druckverstärkungsstartzeitabstimmung, bei der der Druckverstärkermechanismus 2 beginnt einen Druck zu verstärken, ungefähr gleich zu einer Zeitabstimmung, bei der der Druck in der zweiten Gegendruckreduzierungskammer 53 beginnt sich zu verringern.
Bei dem Ablauf eines Anhebens der Nadel 33 in der Einspritzvorrichtung 1 des zweiten Ausführungsbeispiels strömt der Kraftstoff aus der zweiten Gegendruckkammer 52 derart aus, dass sich der Druck in der zweiten Gegendruckkammer 52 verringert. Als Ergebnis strömt der Kraftstoff aus der Gegendruckkammer 38 in die Zwischenkammer 50. Somit reduziert sich der Druck in der Gegendruckkammer 38, und ferner strömt zur gleichen Zeit der Kraftstoff, dessen Druck durch den Druckverstärkermechanismus 2 verstärkt wird, in die Düsenkammer 37, um die Nadel 33 anzuheben, und dann wird ein Kraftstoff eingespritzt.
Zur gleichen Zeit strömt der Kraftstoff aus der zweiten Gegendruckreduzierungskammer 53 derart aus, dass sich der Druck darin verringert. Zum Beispiel sind die Kraftstoffkanäle 41 und 48 derart strukturiert, dass die Geschwindigkeit einer Verringerung des Drucks in der zweiten Gegendruckreduzierungskammer 53 höher als die Geschwindigkeit einer Verringerung des Drucks in der zweiten Gegendruckkammer 52 aufgrund der Drossel 43 ist.
Die Vorteile des zweiten Ausführungsbeispiels sind nachstehend beschrieben. Die Einspritzvorrichtung 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist mit dem Kolben 51, der getrennt von der Nadel 33 vorgesehen ist, zum Steuern des Drucks in der Zwischenkammer 50 vorgesehen, die mit der Gegendruckkammer 38 verbunden ist. Die Einspritzvorrichtung 1 hat die zweite Gegendruckkammer 52 und die zweite Gegendruckreduzierungskammer 53. Ein Kraftstoff, der einen Druck auf den Kolben 51 in einer Richtung zum Erhöhen eines Drucks in der Zwischenkammer 50 aufbringt, strömt in die zweite Gegendruckkammer 52 ein und aus dieser aus. Die zweite Gegendruckreduzierungskammer 53 ist getrennt von der Düsenkammer 37, der Gegendruckkammer 38, der Zwischenkammer 50 und der zweiten Gegendruckkammer 52 vorgesehen, und ein Kraftstoff strömt in die zweite Gegendruckreduzierungskammer 53 ein und aus dieser aus. Der Druck in der zweiten Gegendruckreduzierungskammer 53 dient dazu, die Kraft zu reduzieren, die durch den Druck in der zweiten Gegendruckreduzierungskammer 53 in der Richtung zum Verstärken des Drucks in der Zwischenkammer 50 erzeugt wird.
In der vorstehenden Struktur wird der Druck in der zweiten Gegendruckkammer 52 auf die Nadel 33 in der Ventilschließrichtung durch den Druck in der Zwischenkammer 50 und der Gegendruckkammer 38 aufgebracht. Ferner dient der Druck in der zweiten Gegendruckreduzierungskammer 53 dazu, die Kraft zu reduzieren, die durch den Druck in der zweiten Gegendruckkammer 52 in der Richtung zum Verstärken des Drucks in der Zwischenkammer 50 erzeugt wird. Dies bedeutet, dass der Druck in der zweiten Gegendruckreduzierungskammer 53 relativ auf die Kraft auf die Nadel 33 in der Ventilöffnungsrichtung wirkt.
Somit kann ein Bauteil, das sich von der Nadel 33 unterscheidet, verwendet werden, um die zweite Gegendruckreduzierungskammer 53 äquivalent zu der dritten Kraftstoffkammer zu definieren. Ferner ist es in diesem Fall möglich, eine Kontaktkraft abzuschwächen, die auf der Sitzfläche 35 von dem Sitzabschnitt 34 der Nadel 33 aufgebracht wird, und eine Last zu reduzieren, die auf den Sitzabschnitt 34 oder die Sitzfläche 35 aufgebracht wird. Als ein Ergebnis ist es möglich, die Nadel 33 mit umfangreicheren Formen und Dimensionen zu gestalten.
In der Einspritzvorrichtung 1 strömt bei dem Ablauf zum Anheben der Nadel 33 der Kraftstoff aus der zweiten Gegendruckkammer 52 derart aus, dass sich der Druck in der zweiten Gegendruckkammer 52 verringert. Als Ergebnis strömt der Kraftstoff aus der Gegendruckkammer 38 in die Zwischenkammer 50, und ferner strömt der Kraftstoff aus der zweiten Gegendruckreduzierungskammer 53 derart aus, dass sich der Druck in der zweiten Gegendruckreduzierungskammer 53 verringert. In der Einspritzvorrichtung 1 sind die Kraftstoffkanäle 41 und 48 derart konstruiert, dass die Geschwindigkeit einer Verringerung des Drucks in der zweiten Gegendruckreduzierungskammer 53 höher als die Geschwindigkeit einer Verringerung des Drucks in der zweiten Gegendruckkammer 52 ist.
Daher verringert sich, wenn die Nadel 33 angehoben wird, der Druck in der zweiten Gegendruckreduzierungskammer 53 schneller als der in der zweiten Gegendruckkammer 52. Als Ergebnis wird die Kraft, die auf die Nadel 33 in der Ventilöffnungsrichtung wirkt, schneller als die Kraft abgeschwächt, die auf die Nadel 33 in der Ventilschließrichtung wirkt. Als Ergebnis verringert sich die Hubgeschwindigkeit der Nadel 33. Selbst wenn das Bauteil, das sich von der Nadel 33 unterscheidet, verwendet wird, um die dritte Kraftstoffkammer (das heißt, die zweite Gegendruckreduzierungskammer 53) zu definieren, kann die Einspritzvorrichtung 1 die Feineinspritzung unter dem hohem Einspritzdruck akkurat steuern.
Gemäß der Einspritzvorrichtung 1 ist die Druckverstärkungsstartzeitabstimmung, bei der der Druckverstärkermechanismus 2 beginnt eine Druck zu verstärken, ungefähr gleich zu der Zeitabstimmung, bei der der Druck in der zweiten Gegendruckreduzierungskammer 53 beginnt sich zu verringern.
Gleich wie in der Einspritzvorrichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels ist es möglich, zu begrenzen, dass sich eine Einspritzmenge erhöht, und dass sich ferner die Last auf den Sitzabschnitt 34 oder die Sitzfläche 35 erhöht.
Es gibt das Flächenverhältnis zwischen der effektiven Fläche, die zu dem Druck korrespondiert, der auf den Kolben 51 in der zweiten Gegendruckkammer 52 aufgebracht wird, und der effektiven Fläche, die zu dem Druck korrespondiert, der auf den Kolben 51 in der Zwischenkammer 50 aufgebracht wird. Der Kolben 51 ist derart ausgebildet, dass dieses Flächenverhältnis größer als oder gleich wie das Flächenverhältnis zwischen der effektiven druckverstärkenden Fläche und der effektiven druckverstärkungsabgebenden Fläche ist.
Die Common Rail führt den Kraftstoff mit dem gleichen Druck zu der druckverstärkenden Kammer 8 und der zweiten Gegendruckkammer 52 zu. Wie vorstehend erwähnt ist, ist das Flächenverhältnis zwischen der effektiven Fläche, die zu dem Druck korrespondiert, der auf dem Kolben 51 in der zweiten Gegendruckkammer 52 aufgebracht wird, und der effektiven Fläche definiert, die zu dem Druck korrespondiert, der auf den Kolben 51 in der Zwischenkammer 50 aufgebracht wird. Dieses Flächenverhältnis kann größer als oder gleich wie das Flächenverhältnis zwischen der effektiven druckverstärkenden Fläche und der effektiven druckverstärkungsabgebenden Fläche festgelegt sein, um den Effekt zum Verringern einer Hubgeschwindigkeit der Nadel 33 zu verbessern.
In der Einspritzvorrichtung 1 ist der Kraftstoffkanal 41 derart konstruiert, dass die Menge (Strömungsrate) an Kraftstoff, der in die zweite Gegendruckkammer 52 einströmt, größer als die Menge (Strömungsrate) an Kraftstoff ist, der aus dieser ausströmt.
Dies ermöglicht es, den Druck in der zweiten Gegendruckkammer 52 zuverlässig zu verstärken.
Zusätzliche Vorteile und Modifikationen können für den Fachmann auftreten. Die Erfindung in ihrer breitesten Auslegung ist daher nicht auf die spezifischen Ausführungen, das typische Gerät und die beispielhaften Beispiele beschränkt, die gezeigt und beschrieben sind.
Eine Einspritzvorrichtung, die eine Nadel (33), eine Düsenkammer (37) und eine Gegendruckkammer (38) hat, ist durch eine dritte Kraftstoffkammer (46) gekennzeichnet. Die dritte Kraftstoffkammer (46) ist getrennt von der Düsenkammer (37) und der Gegendruckkammer (38) derart definiert, dass ein Kraftstoff in die dritte Kraftstoffkammer (46) einströmt und aus dieser ausströmt. Ein Druck in der dritten Kraftstoffkammer (46) dient dazu, eine Kraft zu reduzieren, die durch einen Druck in der Gegendruckkammer (38) erzeugt wird, wobei die Kraft auf die Nadel (33) in einer Ventilschließrichtung aufgebracht wird. Bei einem Ablauf zum Verschieben der Nadel (33) in einer Ventilöffnungsrichtung strömt ein Kraftstoff aus der dritten Kraftstoffkammer (46) aus, so dass der Druck in der dritten Kraftstoffkammer (46) reduziert wird. Kraftstoffdurchgänge (41, 48) sind derart vorgesehen, dass eine Geschwindigkeit einer Verringerung des Drucks in der dritten Kraftstoffkammer (46) größer als eine Geschwindigkeit einer Verringerung des Drucks in der Gegendruckkammer (38) ist.

Claims

Einspritzvorrichtung mit einer Nadel (33), die ein Düsenloch (32) öffnet und schließt; einer Düsenkammer (37), die derart definiert ist, dass ein Kraftstoff, der einen Druck auf die Nadel (33) in der Ventilöffnungsrichtung aufbringt, in die Düsenkammer (37) einströmt und aus dieser ausströmt; einer Gegendruckkammer (38), die derart definiert ist, dass ein Kraftstoff, der einen Druck auf die Nadel (33) in der Ventilschließrichtung aufbringt, in die Gegendruckkammer (38) einströmt und aus dieser ausströmt, wobei ein Kraftstoff aus der Gegendruckkammer (38) ausströmt, um einen Druck in der Gegendruckkammer (38) derart zu reduzieren, dass die Nadel (33) in der Ventilöffnungsrichtung verschoben wird, um das Düsenloch (32) zu öffnen, wobei die Einspritzvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass eine dritte Kraftstoffkammer (46) getrennt von der Düsenkammer (37) und der Gegendruckkammer (38) derart definiert ist, dass ein Kraftstoff in die dritte Kraftstoffkammer (46) einströmt und aus dieser ausströmt; ein Druck in der dritten Kraftstoffkammer (46) dazu dient, um eine Kraft zu reduzieren, die durch einen Druck in der Gegendruckkammer (38) erzeugt wird, wobei die Kraft auf die Nadel (33) in der Ventilschließrichtung aufgebracht wird; bei einem Ablauf zum Verschieben der Nadel (33) in der Ventilöffnungsrichtung ein Kraftstoff aus der dritten Kraftstoffkammer (46) strömt, so dass der Druck in der dritten Kraftstoffkammer (46) reduziert wird; und Kraftstoffdurchgänge (41, 48) derart vorgesehen sind, dass eine Geschwindigkeit einer Verringerung des Drucks in der dritten Kraftstoffkammer (46) größer als eine Geschwindigkeit einer Verringerung des Drucks in der Gegendruckkammer (38) ist.
Einspritzvorrichtung mit einer Nadel (33), die ein Düsenloch (32) öffnet und schließt; einer Düsenkammer (37), die derart definiert ist, dass ein Kraftstoff, der einen Druck auf die Nadel (33) in der Ventilöffnungsrichtung aufbringt, in die Düsenkammer (37) einströmt und aus dieser ausströmt; einer ersten Gegendruckkammer (38), die derart definiert ist, dass ein Kraftstoff, der einen Druck auf die Nadel (33) in der Ventilschließrichtung aufbringt, in die erste Gegendruckkammer (38) einströmt und aus dieser ausströmt, wobei ein Kraftstoff aus der ersten Gegendruckkammer (38) ausströmt, um einen Druck in der Gegendruckkammer (38) derart zu reduzieren, dass die Nadel (33) in der Ventilöffnungsrichtung verschoben wird, um das Düsenloch (32) zu öffnen, wobei die Einspritzvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie Folgendes aufweist: eine Zwischenkammer (50), die zur Verbindung mit der Gegendruckkammer (38) definiert ist; einen Kolben (51), der von der Nadel (33) getrennt vorgesehen ist, zum Steuern eines Drucks in der Zwischenkammer (50); eine zweite Gegendruckkammer (52), die derart definiert ist, dass ein Kraftstoff, der einen Druck auf den Kolben (51) in einer Richtung zum Verstärken eines Drucks in der Zwischenkammer (50) aufbringt, in die zweite Gegendruckkammer (52) einströmt und aus dieser ausströmt; eine dritte Kraftstoffkammer (53), die getrennt von der Düsenkammer (37), der ersten Gegendruckkammer (38), der Zwischenkammer (50) und der zweiten Gegendruckkammer (52) derart definiert ist, dass ein Kraftstoff in die dritte Kraftstoffkammer (53) einströmt und aus dieser ausströmt, wobei ein Druck in der dritten Kraftstoffkammer (53) dazu dient, um eine Kraft zu reduzieren, die durch einen Druck in der zweiten Gegendruckkammer (52) in einer Richtung zum Verstärken des Drucks in der Zwischenkammer (50) erzeugt wird; in einem Ablauf zum Verschieben der Nadel (33) in der Ventilöffnungsrichtung ein Kraftstoff aus der zweiten Gegenddruckkammer (52) strömt, um den Druck in der zweiten Gegendruckkammer (52) derart zu reduzieren, dass ein Kraftstoff aus der ersten Gegendruckkammer (38) in die Zwischenkammer (50) ausströmt, und dass ein Kraftstoff aus der dritten Kraftstoffkammer (53) ausströmt, um einen Druck in der dritten Kraftstoffkammer (53) zu reduzieren; und Kraftstoffdurchgänge (41, 48) derart vorgesehen sind, dass eine Geschwindigkeit einer Verringerung des Drucks in der dritten Kraftstoffkammer (53) größer als eine Geschwindigkeit einer Verringerung des Drucks in der zweiten Gegendruckkammer (52) ist.
Einspritzvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, die weiter einen Druckverstärkermechanismus (2) hat, der einen Druck eines Kraftstoffs verstärkt, der in die Düsenkammer (37) strömt, wobei eine Druckverstärkungszeitabstimmung, bei der der Druckverstärkermechanismus (2) ein Verstärken eines Drucks des Kraftstoffs beginnt, ungefähr gleich zu einer Druckverringerungszeitabstimmung ist, bei der ein Druck in der dritten Kraftstoffkammer (46, 53) beginnt sich zu verringern.
Einspritzvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Einspritzvorrichtung einen Druckverstärkermechanismus (2) hat, der einen Druck eines Kraftstoffs verstärkt, der in die Düsenkammer (37) strömt, wobei der Druckverstärkermechanismus (2) einen Druck des Kraftstoffs, der in die Düsenkammer (37) strömt, in Übereinstimmung mit einem ersten Flächenverhältnis zwischen einer effektiven druckverstärkenden Fläche, die zu einem Druck korrespondiert, der durch einen Kraftstoff erzeugt wird, der als ein druckverstärkendes Medium wirkt, und einer effektiven druckverstärkungsabgebenden Fläche verstärkt, die zu einem Druck korrespondiert, der auf einen Kraftstoff, dessen Druck verstärkt wird, aufgebracht wird; und ein zweites Flächenverhältnis zwischen einer effektiven Fläche, die zu einem Druck korrespondiert, der auf die Nadel (33) in der Gegendruckkammer (38) aufgebracht wird, und einer effektiven Fläche, die zu einem Druck korrespondiert, der auf die Nadel (33) in der Düsenkammer (37) aufgebracht wird, größer als oder gleich wie das erste Flächenverhältnis zwischen der effektiven druckverstärkenden Fläche und der effektiven druckverstärkungsabgebenden Fläche ist.
Einspritzvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Gegendruckkammer (38) und die dritte Kraftstoffkammer (46) derart definiert sind, dass die Gegendruckkammer (38) und die dritte Kraftstoffkammer (46) einen Kraftstoff aufnehmen, der von einer Common Rail zugeführt wird, die einen Kraftstoff mit einem hohen Druck speichert.
Einspritzvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Kraftstoffdurchgänge (41, 48) derart gestaltet sind, dass ein Kraftstoff in die Gegendruckkammer (38) mit einer Strömungsrate strömt, die größer als eine Strömungsrate ist, bei der ein Kraftstoff aus der Gegendruckkammer (38) strömt.
Einspritzvorrichtung gemäß Anspruch 2, die weiter folgendes aufweist: einen Druckverstärkermechanismus (2), der einen Druck eines Kraftstoffs verstärkt, der in die Düsenkammer (37) strömt, wobei der Druckverstärkermechanismus (2) einen Druck eines Kraftstoffs, der in die Düsenkammer (37) strömt, in Übereinstimmung mit einem ersten Flächenverhältnis zwischen einer effektiven druckverstärkenden Fläche, die zu einem Druck korrespondiert, der durch einen Kraftstoff erzeugt wird, der als ein druckverstärkendes Medium wirkt, und einer effektiven druckverstärkungsabgebenden Fläche verstärkt, die zu einem Druck korrespondiert, der auf einen Kraftstoff, dessen Druck verstärkt wird, aufgebracht wird; und ein zweites Flächenverhältnis zwischen einer effektiven druckverstärkenden Fläche, die zu einem Druck korrespondiert, der auf den Kolben (51) in einer zweiten Gegendruckkammer (52) aufgebracht wird, und einer effektiven druckverstärkungsabgebenden Fläche, die zu einem Druck korrespondiert, der auf den Kolben (51) in der Zwischenkammer (50) aufgebracht wird, größer als oder gleich wie das erste Flächenverhältnis zwischen der effektiven druckverstärkenden Fläche und der effektiven druckverstärkungsabgebenden Fläche ist.
Einspritzvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die zweite Gegendruckkammer (52) und die dritte Kraftstoffkammer (53) derart definiert sind, dass die zweite Gegendruckkammer (52) und die dritte Kraftstoffkammer (53) einen Kraftstoff aufnehmen, der von einer Common Rail zugeführt wird, die einen Kraftstoff mit einem hohen Druck speichert.
Einspritzvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Kraftstoffdurchgänge (41, 48) derart gestaltet sind, dass ein Kraftstoff in die zweite Gegendruckkammer (52) mit einer Strömungsrate strömt, die größer als eine Strömungsrate ist, bei der ein Kraftstoff aus der zweiten Gegendruckkammer (52) strömt.
Einspritzvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Nadel (33) angehoben wird, wenn die Nadel (33) in der Ventilöffnungsrichtung verschoben wird.
Einspritzvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Nadel (33) angehoben wird, wenn die Nadel (33) in der Ventilöffnungsrichtung verschoben wird.