DE10137890A1 - Kraftstoffeinspritzvorrichtung - Google Patents
KraftstoffeinspritzvorrichtungInfo
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Abstract
Bei einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung erstreckt sich ein erster Kraftstoffkanal (50j) zum Verbinden eines Einlasses mit einer Einspritzkammer (53) von dem Einlass zu einem Krümmungsabschnitt (50c) schräg zu einer Achse eines Ventilgehäuses (12) und erstreckt sich weiter von dem Krümmungsabschnitt in Richtung auf die Einspritzkammer. Ein zweiter Kraftstoffkanal (51) zweigt von dem ersten Kanal ab bei einem abzweigenden Abschnitt (50a) zum Verbinden des Einlasses mit einer Steuerkammer (16c). Jeder Winkel (B, C) der Wandkanten, die gebildet werden durch Wandflächen des ersten Fluidkanals bei dem Krümmungsabschnitt, und jeder Winkel (A, D) von Wandkanten, die gebildet werden durch Wandflächen des ersten und zweiten Fluidkanals bei dem abzweigenden Abschnitt, beträgt 90 DEG oder mehr und ein geradliniger Abschnitt (50b) liegt zwischen dem abzweigenden Abschnitt und dem Krümmungsabschnitt.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine
Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die insbesondere anwendbar ist
auf eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, bei der Kraftstoff,
der in einer sogenannten Common Rail (gemeinsamer
Hochdruckspeicher) gesammelt wird, unter hohem Druck in eine
Brennkammer eingespritzt wird.
Eine Common Rail Kraftstoffeinspritzvorrichtung, bei der
in einer Common Rail gesammelter Kraftstoff unter hohem Druck
in eine Brennkammer eingespritzt wird, ist gut bekannt. Die
Common Rail Kraftstoffeinspritzvorrichtung hat eine
Steuerkammer, die einen Kraftstoffdruck auf ein Ventilelement
ausübt, der in einer Ventilschließrichtung wirkt, und eine
Einspritzkammer, die einen Kraftstoffdruck auf das
Ventilelement ausübt, der in einer Ventilschließrichtung wirkt.
Die Einspritzzeitgebung wird gesteuert durch Regulieren des
Kraftstoffdrucks der Steuerkammer. Bei der herkömmlichen Common
Rail Kraftstoffeinspritzvorrichtung, wie in dem Dokument JP-A-
9-158811 offenbart ist, wird Hochdruckkraftstoff, der von einem
Einlass eingeführt wird, über abzweigende Kanäle zu der
Steuerkammer und der Einspritzkammer verteilt. Die abzweigenden
Kanäle sind zusammengesetzt aus einem Kraftstoffkanal, der eine
Verbindung herstellt zwischen der Steuerkammer und der
Einspritzkammer, der durch eine sich gerade erstreckende
vertikale Öffnung ausgebildet ist, und einem Kraftstoffkanal,
der eine Verbindung herstellt mit dem Einlass, der sich
senkrecht zu der vertikalen Öffnung erstreckt.
Bei der Common Rail Kraftstoffeinspritzvorrichtung tritt
ein Pulsieren von Druckänderungen in einem Bereich von 20 bis
200 Mpa periodisch in den Kraftstoffkanälen auf, da der von der
Common Rail eingeführte Hochdruckkraftstoff eine
Wasserschlagwirkung durchführt auf der Grundlage eines
Öffnungs- und Schließvorgangs der Einspritzöffnungen. Die
pulsierende Druckänderung führt zu sehr großen Zugspannungen an
den inneren Wänden der Kraftstoffkanäle und wenn die Spannung
an einer der inneren Wände der Kraftstoffkanäle sich
konzentriert, ist es wahrscheinlich, dass ein Ermüdungsfehler
verursacht wird, wie beispielsweise ein Riss an einer der
inneren Wände der Kraftstoffkanäle.
Da die Spannung die Neigung zeigt, sich an Wandkanten der
abzweigenden Kanäle bei einem abzweigenden Abschnitt zu
konzentrieren, ist es wichtig, die Spannungskonzentration an
den Wandkanten zu begrenzen.
Wenn die abzweigenden Kanäle in der Form eines Buchstaben
T ausgebildet sind durch einen geradlinigen Kraftstoffkanal und
einen Kraftstoffkanal, der mit dem geradlinigen Kraftstoffkanal
senkrecht verbunden ist, wie in dem Dokument JP-A-9-158811
offenbart ist, ist die Spannungskonzentration an den Wandkanten
bei dem abzweigenden Abschnitt relativ klein, da es keine
Kanten mit einem spitzen Winkel an der Wand des abzweigenden
Abschnitts gibt.
Es gibt jedoch einen Fall, dass die abzweigenden
Kraftstoffkanäle nicht in der Form des Buchstaben T ausgebildet
werden können aufgrund von Positionen der Komponenten in der
Nachbarschaft der Kraftstoffeinspritzvorrichtung.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung, wie sie in dem Dokument JP-A-
10-153155 offenbart ist, der Kraftstoffkanal, der zu dem
Einlass führt, mit der vertikalen Öffnung mit einem spitzen
Winkel verbunden. Der abzweigende Kraftstoffkanal mit einer
derartigen Kante mit einem spitzen Winkel hat einen Nachteil,
dass seine Haltbarkeit relativ schlecht ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer
Kraftstoffeinspritzvorrichtung, bei der abzweigende Kanäle zum
Verteilen von Kraftstoff von einem Einlass zu einer
Steuerkammer und einer Einspritzkammer geeignet angeordnet sind
ohne die Haltbarkeit zu verschlechtern.
Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, wird eine
Kraftstoffeinspritzvorrichtung geschaffen mit einem
Ventilelement zum Öffnen und Schließen eines Einspritzkanals,
der mit Einspritzöffnungen verbunden ist, einem Ventilgehäuse,
das das Ventilelement gleitfähig und hin- und hergehend hält,
einer Steuerkammer, die einen Kraftstoffdruck auf das
Ventilelement ausübt, der in eine Schließrichtung der
Einspritzöffnungen wirkt, einem Steuerelement zum Steuern des
Kraftstoffdrucks der Steuerkammer, und einer Einspritzkammer,
die einen Kraftstoffdruck auf das Ventilelement ausübt, der in
eine Öffnungsrichtung der Einspritzöffnungen wirkt, wobei die
abzweigenden Kanäle zusammengesetzt sind aus einem ersten
Fluidkanal zum Verbinden des Einlasses mit der Einspritzkammer,
und wobei ein zweiter Kanal von dem ersten Kanal abzweigt zum
Verbinden des Einlasses mit der Steuerkammer. Der erste
Fluidkanal erstreckt sich von dem Einlass zu seinem
Krümmungsabschnitt schräg zu einer Achse des Ventilgehäuses und
erstreckt sich weiter von dem Krümmungsabschnitt in Richtung
auf die Einspritzkammer.
Bei den abzweigenden Kanälen, wie vorstehend erwähnt ist,
beträgt jeder Winkel der Wandkanten, die ausgebildet sind durch
die Wandflächen des ersten Fluidkanals bei dem
Krümmungsabschnitt, und jeder Winkel der Wandkanten, die
ausgebildet sind durch Wandflächen des ersten und zweiten
Fluidkanals bei dem abzweigenden Abschnitt, 90 Grad oder mehr
und der abzweigende Abschnitt befindet sich entfernt von dem
Krümmungsabschnitt. Vorzugsweise ist der Krümmungsabschnitt an
einer Seite der Einspritzkammer bezüglich dem abzweigenden
Abschnitt positioniert.
Wenn sich der abzweigende Abschnitt bei derselben Position
wie der Krümmungsabschnitt befindet, wenn der zweite Fluidkanal
auf einer geraden Linie mit einem Teil des ersten Fluidkanals
angeordnet ist, der sich von dem Krümmungsabschnitt in Richtung
auf die Einspritzkammer erstreckt, wie in der herkömmlichen
Kraftstoffeinspritzvorrichtung offenbart ist, ist der Winkel
der Wandkanten ein spitzer Winkel, der gebildet wird durch den
ersten und zweiten Fluidkanal. Wenn des Weiteren der zweite
Fluidkanal nicht auf einer geraden Linie, sondern schräg zu
einem Teil des ersten Fluidkanals angeordnet ist, der sich
erstreckt von dem Krümmungsabschnitt in Richtung auf die
Einspritzkammer, wird ein gesamter Körper der
Kraftstoffeinspritzvorrichtung größer, da der Teil des ersten
Fluidkanals, der sich von dem Krümmungsabschnitt in Richtung
auf die Einspritzkammer erstreckt, sich bei einer Position
befindet, die mehr nach außen in ihrer radialen Richtung
verschoben ist.
Gemäß der Kraftstoffeinspritzvorrichtung der vorliegenden
Erfindung ist eine Spannungskonzentration bei dem
Krümmungsabschnitt des abzweigenden Abschnitts kleiner und der
Körper der Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist relativ kompakt,
da der abzweigende Abschnitt sich entfernt von dem
Krümmungsabschnitt befindet und Wandkanten, die durch die
Wandflächen des ersten und zweiten Fluidkanals ausgebildet
sind, keine spitzen Winkel haben.
Es wird des Weiteren bevorzugt, dass der erste Fluidkanal
eine Drossel bei dem Krümmungsabschnitt hat und/oder der zweite
Fluidkanal eine Drossel bei dem abzweigenden Abschnitt hat. Mit
dieser Bauweise ist eine Querschnittsfläche des Fluidkanals bei
dem Krümmungsabschnitt und/oder dem abzweigenden Abschnitt
kleiner, so dass die Kraftstoffdruckkraft kleiner ist, die die
Wandflächen des Fluidkanals aufnehmen.
Darüber hinaus ist vorzugsweise eine Oberseite der
Wandkanten des ersten und zweiten Fluidkanals abgeschrägt oder
angefast, um neue Wandkanten an entgegengesetzten Seiten zu
bilden durch eine Elektrolysebearbeitung. Die
Elektrolysebearbeitung ermöglicht das Entfernen der Oberseite
der Wandkanten mit einer relativ hohen
Verarbeitungsgeschwindigkeit ungeachtet der Härte und
Festigkeit des zu verarbeitenden Materials.
Darüber hinaus wird es bevorzugt, dass eine der
Wandkanten, die durch die Wandflächen des ersten und zweiten
Fluidkanals gebildet wird, durch Elektrolysebearbeitung
abgerundet wird oder eine sogenannte Fluidpoliturbearbeitung.
Diese Bearbeitungen sind wirksam zum Abrunden der Wandkanten,
so dass die Spannungskonzentration daran viel kleiner wird.
Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden anerkannt sowie Verfahren des Betriebs und der Funktion
der zugehörigen Teile aus einer Studie der folgenden
detaillierten Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und den
Zeichnungen, die einen Teil dieser Anmeldung bilden.
Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht eines
Kraftstoffeinspritzsystems gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine teilweise vergrößerte Ansicht der
Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel.
Fig. 3 zeigt eine teilweise vergrößerte Ansicht der
Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4 zeigt eine teilweise vergrößerte Ansicht der
Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einem dritten
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Und Fig. 5 zeigt eine teilweise vergrößerte Ansicht der
Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einem vierten
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Eine Einspritzeinrichtung 1 als eine
Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel ist unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 2
beschrieben. Die Einspritzeinrichtung 1 ist in einen
Zylinderkopf eines (nicht gezeigten) Motors eingesetzt und
daran montiert, und spritzt Hochdruckkraftstoff, der von einer
(nicht gezeigten) Common Rail zugeführt wird, direkt in jede
Innenseite der Zylinder des Motors ein.
Ein Halterkörper 11 ist mit einer Nadelaufnahmeöffnung 11h
versehen, in der ein Düsenventilelement (Ventilelement) 20
gleitfähig untergebracht ist. Der Halterkörper 11 ist des
Weiteren mit einem Einlassabschnitt 11f versehen, der sich mit
einem Winkel von 61,5° zu einer Mittelachse des Halterkörpers
11 erstreckt. Ein hülsenförmiger Filter 13 ist in dem
Einlassabschnitt 11f angeordnet. Der Halterkörper 11 ist bei
einer Position radial außerhalb von der Nadelaufnahmeöffnung
11h mit einer vertikalen Öffnung 50d versehen. Ein oberes Ende
der vertikalen Öffnung 50d ist mit einer ersten geneigten
Öffnung 50j verbunden, die in dem Einlassabschnitt 11f
ausgebildet ist. Ein unteres Ende der vertikalen Öffnung 50d
mündet zu einer unteren Endfläche des Halterkörpers 11 und ist
mit einem Kraftstoffkanal 52 verbunden, der in einem
Düsenkörper 12 vorgesehen ist. Die erste geneigte Öffnung 50j,
die vertikale Öffnung 50d und der Kraftstoffkanal 52 bilden
einen ersten Fluidkanal.
Der Düsenkörper 12 ist an dem Halterkörper 11 durch eine
Haltenut 14 befestigt und fixiert. Der Düsenkörper 12 und der
Halterkörper 11 bilden ein Ventilgehäuse.
Der Düsenkörper 12 ist mit einem Ventilsitz 12a,
Einspritzöffnungen 12b und einer Nadelaufnahmeöffnung 12e
versehen. Die Einspritzöffnungen 12b sind mit der
Nadelaufnahmeöffnung 12e verbunden. Die Nadelaufnahmeöffnung
12e ist koaxial mit einer Nadelaufnahmeöffnung 11h ausgebildet
und mit dieser verbunden. Der Düsenkörper 12 befindet sich bei
einem oberen Teil der Nadelaufnahmeöffnung 11e in einem
gleitfähigen Kontakt mit dem Düsenventilelement 20 ohne ein
wesentliches Spiel dazwischen. Demgemäß wird das
Düsenventilelement 20 gleitfähig und hin- und hergehend durch
den Düsenkörper 12 gehalten. Eine Einspritzkammer
(Kraftstoffbehälter) 53 ist durch eine radiale Erweiterung
eines mittleren Teils der Nadelaufnahmeöffnung 12e ausgebildet.
Die Einspritzkammer 53 ist mit dem Kraftstoffkanal 53
verbunden. Ein Umfangsspiel ist ausgebildet zwischen dem
Düsenkörper 12 bei einem unteren Teil der Nadelaufnahmeöffnung
12e und dem Düsenventilelement 20. Der Ventilsitz 12a ist
ausgebildet bei einem unteren Ende des Umfangsspiels, das einen
Einspritzkanal bildet. Durch eine (nicht gezeigte)
Kraftstoffpumpe zugeführter Kraftstoff über die Common Rail
erreicht die Einspritzöffnungen 12b durch den hülsenförmigen
Filter 13, die erste geneigte Öffnung 50j, die vertikale
Öffnung 50d, die Einspritzkammer 53 und die
Nadelaufnahmeöffnung 12e.
Das Düsenventilelement 20 hat einen kleindurchmessrigen
Abschnitt an einer Seite der Einspritzöffnungen 12b bezüglich
der Einspritzkammer 53 und einen großdurchmessrigen Abschnitt,
dessen Durchmesser größer als der des kleindurchmessrigen
Abschnitts ist, an einer zu den Einspritzöffnungen 12b
bezüglich der Einspritzkammer 53 entgegengesetzten Seite.
Deshalb übt der Kraftstoffdruck der Einspritzkammer 53 eine
Kraft auf das Düsenventilelement 20 aus, die in Fig. 1 und 2
aufwärts wirkt, d. h. in einer Öffnungsrichtung der
Einspritzöffnungen 12b. Eine Feder 15, deren eines Ende durch
den Halterkörper 11 gestützt ist, drängt das Düsenventilelement
20 abwärts in Fig. 1 und 2, d. h. in einer Schließrichtung der
Einspritzöffnungen 12b. Das Düsenventilelement 20 ist bei
seinem oberen Teil mit einem Steuerkolben 20a versehen, der
gleitfähig und fluiddicht durch eine innere Umfangswand des
Halterkörpers 11 gehalten wird.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist eine Steuerkammerplatte 16
oberhalb der Nadelaufnahmeöffnung 11h angeordnet. Eine
Ventilsitzplatte 18 ist zwischen die Steuerkammerplatte 16 und
eine Endplatte 17 eingesetzt. Die Ventilsitzplatte 18 ist mit
einer Ventilöffnung 18a versehen. Die Endplatte 17 ist in den
Halterkörper 11 eingeschraubt und daran fixiert. Demgemäß sind
die Steuerkammerplatte 16 und die Ventilsitzplatte 18 zwischen
der Endplatte 17 und dem Halterkörper 11 gesperrt.
Die Steuerkammerplatte 16 ist mit einer Steuerkammer 16c
versehen, die mit der Ventilöffnung 18a und der
Nadelaufnahmeöffnung 11h verbunden ist. Die Steuerkammer 16c
ist des Weiteren mit einer zweiten geneigten Öffnung 51 über
eine Nut 16a und eine Blende 16b verbunden. Die zweite geneigte
Öffnung 51 ist mit der ersten geneigten Öffnung 50j verbunden.
Hochdruckkraftstoff, der in die Steuerkammer 16c über die erste
und zweite geneigte Öffnung 50j und 51 eingeführt wird, drängt
den Steuerkolben 20a in Fig. 1 und 2 abwärts, d. h. in eine
Schließrichtung der Einspritzöffnungen 12b. Die Höhe des
Kraftstoffdrucks der Steuerkammer 16c wird durch ein Stellglied
2 gesteuert, das einen Öffnungs- und Schließvorgang eines
Steuerventilelements 40 veranlasst.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist das Stellglied 2 an dem
Halterkörper 11 durch eine Haltenut 34 befestigt. Das
Stellglied 2 bildet ein Steuerelement zum Steuern des
Kraftstoffdrucks der Steuerkammer 16c. Das Stellglied 2 ist ein
elektromagnetisches Ventil, das betreibbar ist, um eine Hin-
und Herbewegung des Steuerventilelements 40 zu veranlassen.
Wenn das Steuerventilelement 40 auf der Ventilsitzplatte
18 sitzt, ist die Ventilöffnung 18a geschlossen. Wenn das
Steuerventilelement 40 von der Ventilsitzplatte 18 entfernt
ist, ist die Ventilöffnung 18a geöffnet. Das
Steuerventilelement 40 ist unterhalb eines unteren Endes eines
Schafts 42 angeordnet, der in einen Anker 41 eingepresst ist.
Ein Stator 31 ist um ein Anschlagelement 35 mit einem
Scheibenabschnitt und einem zylindrischen Abschnitt herum
positioniert. Eine Spule 32, die auf einen Kern aufgewickelt
ist, ist in dem Stator 31 untergebracht. Die Spule 32 ist mit
einem Schaltkreis mit einem Anschluss 61 einer
Verbindungseinrichtung 60 verbunden. Eine Ummantelung 33, in
der der Stator 31 und das Anschlagelement 35 untergebracht
sind, ist an dem Halterkörper 11 durch eine Haltenut 34
befestigt.
Ein Endkörper 39 ist an einem Ende der Ummantelung 33
durch Verstemmen fixiert. Ein unteres Ende des Endkörpers 39
befindet sich in Kontakt mit einem oberen Ende des
Anschlagelements 35. Eine Einstellleitung 37 ist in den
Endkörper 39 eingepresst.
Eine Feder 38 ist in dem zylindrischen Abschnitt des
Anschlagelements 35 untergebracht. Ein Ende der Feder 38
befindet sich in Kontakt mit einem unteren Ende der
Einstellleitung 37 und ihr anderes Ende befindet sich in
Kontakt mit einem Federbasissitz 70, der für eine Hin- und
Herbewegung in dem zylindrischen Abschnitt des Anschlagelements
35 angeordnet ist. Die Feder 38 drängt den Schaft 42, den Anker
41 und das Steuerventilelement 40 in Fig. 2 abwärts, d. h. in
einer Schließrichtung der Einspritzöffnungen 12b.
Wenn das Steuerventilelement 40 bewegt wird, um das Ventil
18a zu öffnen, fließt Kraftstoff aus der Steuerkammer 16c zu
den Durchgangsöffnungen 17a und 17b. Des Weiteren fließt aus
der Einspritzkammer 53 leckender Kraftstoff über einen Kanal
11g zu den Durchgangsöffnungen 17a und 17b. Dieser Kraftstoff
fließt in den zylindrischen Abschnitt des Anschlagelements 35
hinein, tritt an dem Anker 41 vorbei und dann durch die
Einstellleitung 37 hindurch, wird von der Einspritzeinrichtung
eingespritzt und zu dem Kraftstofftank zurückgeleitet.
Wie vorstehend erwähnt ist, bilden die erste geneigte
Öffnung 50j, die vertikale Öffnung 50d und der Kraftstoffkanal
52 einen ersten Fluidkanal. Die zweite geneigte Öffnung 51
bildet einen zweiten Fluidkanal.
Die erste und zweite geneigte Öffnung 50j und 51 sind auf
eine derartige Weise verbunden, dass die Mittelachsen sich
jeweils mit einem Winkel von 118,5° schneiden. Die erste
geneigte Öffnung 50j hat einen Krümmungsabschnitt 50c in der
Nähe eines Punkts, bei der die Mittelachsen der ersten
geneigten Öffnung 501 und der vertikalen Öffnung 50d sich
schneiden. Wandkanten bei Winkeln B und C sind durch innere
Wände der ersten geneigten Öffnung 501 und der vertikalen
Öffnung 50d ausgebildet. Der Winkel B beträgt 118,5° und der
Winkel C beträgt 121,5°. Das heißt, dass jeder Winkel der
Wandkanten, die ausgebildet sind durch die Wandflächen der
ersten geneigten Öffnung 501 und der vertikalen Öffnung 50d,
ein stumpfer Winkel ist, der nicht kleiner als 118,5° und
geringer als 180° ist.
Die erste geneigte Öffnung 50j und die zweite geneigte
Öffnung 51 sind auf eine derartige Weise verbunden, dass die
jeweiligen Mittelachsen sich senkrecht miteinander schneiden.
Ein Abzweigungsabschnitt 50a befindet sich in der Nähe eines
Punkts, bei dem die Mittelachsen der ersten und zweiten
geneigten Öffnung 50j und 51 sich schneiden. Winkel A und D der
Wandkanten sind ausgebildet durch die inneren Wandflächen der
ersten und zweiten geneigten Öffnung 50j und 51. Jeder Winkel A
und D der Wandkanten ist ein rechter Winkel in einem axialen
Querschnitt.
Die erste geneigte Öffnung 50j hat einen geradlinigen
Abschnitt 50b zwischen dem abzweigenden und dem
Krümmungsabschnitt 50a und 50c. Das bedeutet, dass die
Mittelachsen der vertikalen Öffnung 50, der ersten geneigten
Öffnung 50j und der zweiten geneigten Öffnung 52 sich niemals
bei einem Punkt schneiden.
Als Nächstes wird ein Kraftstoffeinspritzvorgang der
Einspritzeinrichtung 1 beschrieben.
Kraftstoff wird von einer (nicht gezeigten)
Kraftstoffeinspritzpumpe abgegeben und zu der Common Rail
geliefert. Hochdruckkraftstoff, der mit einem gegebenen Druck
in der Drucksammelkammer der Common Rail gesammelt wird, fließt
in die erste geneigte Öffnung 50j hinein über eine (nicht
gezeigte) Leitung, die mit dem Einlassabschnitt 11f verbindbar
ist. Ein Antriebsstrom wird ansprechend auf
Motorbetriebszustände an die Spule 32 angelegt durch eine
(nicht gezeigte) ECU. Beim Erregen der Spule 32 wird der Anker
41 in Richtung auf den Stator 31 angezogen und bewegt sich
aufwärts, um eine Vorspannkraft gegen das Steuerventilelement
40 zu entfernen, so dass das Steuerventilelement 40 sich in
einer Ventilöffnungsrichtung bewegt, d. h. in Fig. 2 aufwärts,
aufgrund des Kraftstoffs, der aus der Ventilöffnung 18a
herausfließt. Wenn das Steuerventilelement 40 bewegt wird, um
die Ventilöffnung 18a zu öffnen, wird aus der Steuerkammer 16c
ausfließender Kraftstoff zu dem Kraftstofftank zurückgeleitet
über die Durchgangsöffnungen 17a und 17b, die Einstellleitung
37 und die äußeren (nicht gezeigten) Leitungen.
Wenn die Ventilöffnung 18a geöffnet wird, startet der
Kraftstoffdruck der Steuerkammer 16c eine Abnahme, da eine
Kraftstoffmenge, die durch die Ventilöffnung 18a
hindurchfließt, größer ist als eine, die durch die Blende 16b
hindurchfließt. Wenn Kraftstoffdruck der Steuerkammer 16c sich
auf einen gewissen Wert vermindert, so dass eine Summe der
Vorspannkräfte der Feder 15 und des Kraftstoffdrucks der
Steuerkammer 16c, die auf das Düsenventilelement 20 in einer
Schließrichtung der Einspritzöffnungen 12b wirken, kleiner ist
als die des Kraftstoffdrucks der Einspritzkammer 53, die auf
das Düsenventilelement 20 in einer Öffnungsrichtung der
Einspritzöffnungen 12b wirkt, wobei sich das Düsenventilelement
20 in einer Öffnungsrichtung der Einspritzöffnungen 12b bewegt,
und wenn das Düsenventilelement 20 den Ventilsitz 12a verlässt,
werden die Einspritzöffnungen 12b geöffnet.
Bei der Entregung der Spule 32 verschwindet die
Anziehungskraft des Stators 31. Demgemäß drängt die
Vorspannkraft der Feder 38 das Steuerventilelement 40, um sich
in eine Ventilschließrichtung zu bewegen gegen den
Kraftstoffdruck der Steuerkammer 16c. Nachdem das
Steuerventilelement 40 die Ventilöffnung 18a schließt, setzt
sich die Kraftstoffströmung in die Steuerkammer 16c hinein von
der Blende 16b fort und der Kraftstoffdruck der Steuerkammer
16c erhöht sich. Wenn die Summe der Vorspannkräfte der Feder 15
und der Kraftstoffdruck der Steuerkammer 16c, der auf das
Düsenventilelement 20 in eine Schließrichtung der
Einspritzöffnung 20b wirkt, größer wird als die des
Kraftstoffdrucks der Einspritzkammer 53, der auf das
Düsenventilelement 20 in einer Öffnungsrichtung der
Einspritzöffnungen 12b wirkt, bewegt sich das
Düsenventilelement 20 in eine Schließrichtung der
Einspritzöffnungen 12b, und wenn das Düsenventilelement 20 auf
dem Ventilsitz 12a aufsitzt, werden die Einspritzöffnungen 12b
zum Anhalten der Kraftstoffeinspritzung geschlossen.
Wenn die Einspritzöffnungen 12b geöffnet und geschlossen
werden, tritt eine periodisch pulsierende
Kraftstoffdruckänderung auf in einem Bereich von 20 bis 200
Megapascal in der ersten und zweiten geneigten Öffnung 50j und
51, der vertikalen Öffnung 50d und dem Kraftstoffkanal 52. Die
pulsierende Druckänderung übt eine sehr große Zugspannung auf
die inneren Wände der ersten und zweiten geneigten Öffnung 50j
und 51, der vertikalen Öffnung 50d und des Kraftstoffkanals 52
aus. Die Spannung konzentriert sich insbesondere an Wandkanten
der Kanäle, wie beispielsweise bei dem Krümmungsabschnitt 50c
und dem abzweigenden Abschnitt 50a.
Selbst wenn sich bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1
gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Einlassabschnitt 11f
oder die erste geneigte Öffnung 50j schräg bezüglich einer
Mittelachse des Halterkörpers 11 erstreckt, sind jeweilige
Winkel A, B, C und D der Wandkanten des abzweigenden Abschnitts
50a und des Krümmungsabschnitts 50c rechtwinklig oder haben
einen stumpfen Winkel. Demgemäß werden übermäßige Spannungen
nicht auf die Kanalwand aufgebracht. Die
Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 hat eine ausreichende
Haltbarkeit, und stört nicht die der anderen
Kraftstoffeinspritzvorrichtung, bei der sich der
Einlassabschnitt mit einem rechten Winkel gegenüber der
Mittelachse des Halterkörpers erstreckt.
Die zweite geneigte Öffnung 51, durch die die Blende 16b
mit der ersten geneigten Öffnung 50j verbunden ist, zweigt von
der ersten geneigten Öffnung 51j bei dem Abzweigungsabschnitt
50a ab, der ein Mittelabschnitt der ersten geneigten Öffnung
51j ist, und der Krümmungsabschnitt 50c, der sich bei einer
Endposition der ersten geneigten Öffnung 51j befindet, befindet
sich an einer Seite der Einspritzkammer 53, d. h. an einer Seite
der Mittelachse des Halterkörpers 11 bezüglich dem abzweigenden
Abschnitt 50a. Deshalb ist die vertikale Öffnung 50 näher an
der Mittelachse des Halterkörpers und entlang derselben
ausgebildet, so dass ein Durchmesser des Halterkörpers 11
kleiner ist.
Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf Fig. 3
beschrieben. Abschnitte der Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die
in Fig. 3 nicht offenbart sind, sind im Wesentlichen dieselben
wie jene der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel. Relativanordnungen der ersten geneigten
Öffnung 50, der zweiten geneigten Öffnung 51 und der vertikalen
Öffnung 50d sind dieselben wie bei dem ersten
Ausführungsbeispiel. Winkel A, B, C und D der Wandkanten sind
jeweils 90°, 118,5°, 121,5° und 90°. Gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel sind die Wandkanten, die durch Wandflächen
der ersten und zweiten geneigten Öffnung 50 und 51 ausgebildet
sind, die miteinander verbunden sind, und die Wandkanten, die
durch Wandflächen der ersten geneigten Öffnung 50 und der
vertikalen Öffnung 50d ausgebildet sind, die miteinander
verbunden sind, durch eine Fluidpoliturbearbeitung abgerundet.
Des Weiteren sind die inneren Wandflächen der Öffnungen 50, 51
und 50d sanft bearbeitet durch eine Fluidpoliturbearbeitung.
Demgemäß kann die Spannungskonzentration an den Wandkanten
gemindert werden.
Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einem dritten
Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf Fig. 4
beschrieben. Abschnitte der Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die
in Fig. 4 nicht offenbart sind, sind im Wesentlichen dieselben
wie jene der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel.
Die Mittelachsen der ersten geneigten Öffnung 55 und einer
vertikalen Öffnung 55d schneiden sich mit einem Winkel von
118,5°. Innere Wände der ersten geneigten Öffnung 55 und der
vertikalen Öffnung 55d bei einem Krümmungsabschnitt 55c bilden
eine Wandkante, deren Winkel G 118,5° beträgt und eine
Wandkante, deren Winkeln H 121,5° beträgt. Die Mittelachsen der
ersten geneigten Öffnung 55 und einer zweiten geneigten Öffnung
54 schneiden sich mit einem Winkel von 80°. Eine Wandkante an
einer Seite eines spitzen Winkels, der ausgebildet ist durch
die Wandflächen der ersten und zweiten geneigten Öffnung 55 und
54, die miteinander verbunden sind, ist abgeschrägt oder
teilweise beseitigt durch eine Elektrolysebearbeitung, um eine
flache Fläche mit Wandkanten zu bilden mit Winkeln E und F bei
entgegengesetzten Enden davon. Deshalb sind die Winkel E und F
und I der bei einem Abzweigungsabschnitt 55a ausgebildeten
Wandkanten alles stumpfe Winkel. Ein geradliniger Abschnitt 55b
liegt zwischen dem abzweigenden und dem Krümmungsabschnitt 55a
und 55c.
Selbst wenn gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel die
erste geneigte Öffnung 55 sich nicht senkrecht mit der zweiten
geneigten Öffnung 54 schneidet, wird eine
Spannungskonzentration bei Wandkanten bei dem abzweigenden
Abschnitt 55a gemindert durch Abschrägen aufgrund der
Elektrolysebearbeitung.
Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einem vierten
Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf Fig. 5
beschrieben. Abschnitte der Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die
in Fig. 5 nicht offenbart sind, sind im Wesentlichen dieselben
wie jene der Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel.
Eine erste geneigte Öffnung 57, ein erster Drosselkanal
57c, ein zweiter Drosselkanal 57f und eine vertikale Öffnung
57d bilden einen ersten Kraftstoffkanal. Eine zweite geneigte
Öffnung bildet einen zweiten Kraftstoffkanal.
Der erste Drosselkanal 57c, dessen Durchmesser kleiner ist
als der der ersten geneigten Öffnung 57 und der koaxial mit der
ersten geneigten Öffnung 57 ist, ist durch Bohren einer
konischen Endfläche der ersten geneigten Öffnung 57 nach dem
Ausbilden der ersten geneigten Öffnung 57 in den Halterkörper
11 ausgebildet. Beide Winkel K und N der Wandkanten, die durch
die konische Endfläche der ersten geneigten Öffnung 57 und eine
Wandfläche des ersten Drosselkanals 57c ausgebildet sind, sind
stumpfe Winkel.
Eine Mittelachse des ersten Drosselkanals 57c ist
senkrecht zu einer Mutterlinie einer konischen Endfläche der
vertikalen Öffnung 57d. Beide Winkel L und M der Wandkanten,
die durch Wandflächen des ersten Drosselkanals 57c und der
vertikalen Öffnung 57d bei einem Krümmungsabschnitt 57e
ausgebildet sind, sind rechte Winkel.
Der zweite Drosselkanal 57f und die zweite geneigte
Öffnung 56 sind koaxial ausgebildet. Der zweite Drosselkanal
57f ist mit der ersten geneigten Öffnung 57 verbunden, so dass
jeweilige Mittelachsen sich senkrecht zueinander schneiden. Der
zweite Drosselkanal 57f, dessen Durchmesser kleiner als der der
zweiten geneigten Öffnung 56 ist und der koaxial zu der zweiten
geneigten Öffnung 56 ist, ist durch Bohren einer konischen
Endfläche der zweiten geneigten Öffnung 56 nach dem Ausbilden
der zweiten geneigten Öffnung 56 in dem Halterkörper 11
ausgebildet. Beide Winkel J und F der Wandkanten, die durch
eine Wandfläche des zweiten Drosselkanals 57f und eine
Wandfläche der ersten geneigten Öffnung 57 bei einem
abzweigenden Abschnitt 57a ausgebildet sind, sind rechte
Winkel. Ein geradliniger Abschnitt 57b liegt zwischen dem
abzweigenden und den Krümmungsabschnitten 57a und 57e.
Bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel sind alle Winkel J und K, L, M, N und O der
Wandkanten bei abzweigenden und Krümmungsabschnitten 57a und
57e rechtwinklig oder stumpfe Winkel, so dass eine
Spannungskonzentration an den Wandkanten gemindert wird. Da des
Weiteren der erste und zweite Drosselkanal 57c und 57f bei
Abschnitten ausgebildet ist, bei dem eine
Spannungskonzentration leicht auftritt, ist die
Querschnittsfläche einer Wandfläche, die eine Kraft von einem
Hochdruckkraftstoff aufnimmt, kleiner und die Kraft, die die
Spannungskonzentration beeinflusst, ist kleiner, so dass die
Spannungskonzentration an den Wandkanten wirksam vermindert
ist.
Bei der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzvorrichtung
erstreckt sich ein erster Kraftstoffkanal 50j zum Verbinden
eines Einlasses mit einer Einspritzkammer 53 von dem Einlass zu
einem Krümmungsabschnitt 50c schräg zu einer Achse eines
Ventilgehäuses 12 und erstreckt sich weiter von dem
Krümmungsabschnitt in Richtung auf die Einspritzkammer. Ein
zweiter Kraftstoffkanal 51 zweigt von dem ersten Kanal ab bei
einem abzweigenden Abschnitt 50a zum Verbinden des Einlasses
mit einer Steuerkammer 16c. Jeder Winkel B, C der Wandkanten,
die gebildet werden durch Wandflächen des ersten Fluidkanals
bei dem Krümmungsabschnitt, und jeder Winkel A, D von
Wandkanten, die gebildet werden durch Wandflächen des ersten
und zweiten Fluidkanals bei dem abzweigenden Abschnitt, beträgt
90° oder mehr und ein geradliniger Abschnitt 50b liegt zwischen
dem abzweigenden Abschnitt und dem Krümmungsabschnitt.
Claims (6)
1. Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einem
Ventilelement (20) zum Öffnen und Schließen eines
Einspritzkanals (12e), der mit Einspritzöffnungen (12b)
verbunden ist, einem Ventilgehäuse (11 und 12), das das
Ventilelement gleitfähig und hin- und hergehend hält, einer
Steuerkammer (16c), die einen Kraftstoffdruck auf das
Ventilelement ausübt, der in eine Schließrichtung der
Einspritzöffnungen wirkt, einem Steuerelement (2) zum Steuern
des Kraftstoffdrucks der Steuerkammer, einer Einspritzkammer
(53), die einen Kraftstoffdruck auf das Ventilelement ausübt,
der in eine Öffnungsrichtung der Einspritzöffnungen wirkt,
einem ersten Kraftstoffkanal (50j, 50, 55, 57) zum Verbinden
eines Einlasses mit der Einspritzkammer, der sich schräg
erstreckt von dem Einlass zu einem Krümmungsabschnitt (50c,
55c, 57e) zu einer Achse des Ventilgehäuses und sich weiter
erstreckt von dem Krümmungsabschnitt in Richtung zu der
Einspritzkammer, und einem zweiten Kraftstoffkanal (51, 54,
56), der von dem ersten Kanal abzweigt bei einem abzweigenden
Abschnitt (50a, 55a, 57a) zum Verbinden des Einlasses mit der
Steuerkammer,
dadurch gekennzeichnet, dass
jeder Winkel der Wandkanten, die gebildet sind durch
Wandflächen des ersten Fluidkanals bei dem Krümmungsabschnitt
und jeder Winkel der Wandkanten, die gebildet sind durch
Wandflächen des ersten und zweiten Fluidkanals bei dem
abzweigenden Abschnitt, 90 Grad oder mehr beträgt und der
abzweigende Abschnitt sich entfernt von dem Krümmungsabschnitt
befindet.
2. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei
der Krümmungsabschnitt an einer Seite der Einspritzkammer
bezüglich dem abzweigenden Abschnitt positioniert ist.
3. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1 oder
2, wobei der erste Fluidkanal eine Drossel (57c) bei einem
Krümmungsabschnitt und/oder der zweite Fluidkanal eine Drossel
(57f) bei dem abzweigenden Abschnitt hat.
4. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Oberseite der Wandkanten des
ersten und zweiten Fluidkanals abgeschrägt ist, um neue
Wandkanten an entgegengesetzten Seiten davon zu bilden durch
eine Elektrolysebearbeitung.
5. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis 4, wobei eine beliebige der Wandkanten, die
durch die Wandflächen des ersten und zweiten Fluidkanals
gebildet werden, durch Elektrolysebearbeitung abgerundet ist.
6. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis 4, wobei eine beliebige der Wandkanten, die
durch Wandflächen des ersten und zweiten Fluidkanals gebildet
werden, durch eine Fluidpoliturbearbeitung abgerundet ist.
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