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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzdüse mit den
Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und auf eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung
mit dieser Düse.
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Öffentlich
bekannt ist eine Kraftstoffeinspritzdüse mit variablem Einspritzloch,
die die Anzahl von geöffneten
Einspritzlöchern
gemäß einer
Einspritzmenge ändern
kann, um eine Zerstäubung
von Sprühstrahlen
in einem Niedrigdrehzahlbereich zu verstärken, oder um eine Erhöhung einer
Einspritzrate in einem Hochdrehzahlbereich zu verstärken.
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Zum
Beispiel hat die herkömmliche
Kraftstoffeinspritzdüse
mit variablem Einspritzloch eine erste zylindrische Nadel, eine
zweite Nadel, die radial im Inneren der ersten Nadel untergebracht
ist, und die sich koaxial zu der ersten Nadel bewegt, und einen Körper, der
die erste und zweite Nadel so unterbringt, dass die erste und zweite
Nadel sich in der Axialrichtung bewegen können. Der Körper ist mit einem ersten Einspritzloch
ausgebildet, das durch ein Spitzenende der ersten Nadel geöffnet/geschlossen
wird, und mit einem zweiten Einspritzloch, das radial im Inneren
des ersten Einspritzlochs ausgebildet ist und durch ein Spitzenende
der zweiten Nadel geöffnet/geschlossen
wird.
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Darüber hinaus
ist eine Gegendruckkammer an einer hinteren Endseite der ersten
und der zweiten Nadel ausgebildet.
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Hochdruckkraftstoff,
der die erste und zweite Nadel in eine Schließrichtung vorspannt, strömt in die Gegendruckkammer
hinein und aus dieser heraus. Der Druck des Kraftstoffs in der Gegendruckkammer, der
auf die erste und zweite Nadel in der Schließrichtung aufgebracht wird,
wird nachstehend als Gegendruck bezeichnet. Der Hochdruckkraftstoff
wird auch zu der Spitzenendseite der ersten Nadel geführt, um die
erste Nadel in eine Öffnungsrichtung
vorzuspannen.
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Die Öffnungsrichtung
der ersten Nadel ist eine Richtung zum Öffnen des ersten Einspritzlochs. Die
Schließrichtung
der ersten Nadel ist eine Richtung zum Schließen des ersten Einspritzlochs.
Die Öffnungsrichtung
der zweiten Nadel ist eine Richtung für ein Öffnen des zweiten Einspritzlochs.
Die Schließrichtung
der zweiten Nadel ist eine Richtung zum Schließen des zweiten Einspritzlochs.
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Falls
der Kraftstoff aus der Gegendruckkammer ausströmt und der Gegendruck abnimmt,
wird die Vorspannkraft des Kraftstoffs an der Spitzenendseite der
ersten Nadel größer als
die Vorspannkraft, die auf die ersten Nadel in der Schließrichtung
wirkt, so wie der Gegendruck. Demzufolge hebt sich die Nadel in
die Öffnungsrichtung
an und das erste Einspritzloch wird geöffnet. Da sich die erste Nadel
anhebt, wird der Kraftstoff auch zu der Spitzenendseite der zweiten
Nadel geführt.
Somit spannt der Kraftstoff, der zu der Spitzenendseite der zweiten
Nadel geführt
wird, die zweite Nadel in die Öffnungsrichtung vor.
Wenn der Gegendruck weiter abnimmt, hebt sich die zweite Nadel auch
in die Öffnungsrichtung
an. Somit wird das zweite Einspritzloch geöffnet.
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Somit
realisiert die Kraftstoffeinspritzdüse mit variablem Einspritzloch
die Sprühstrahlzerstäubung durch Öffnen von
nur dem ersten Einspritzloch, wenn die Einspritzmenge gering ist,
und realisiert die hohe Einspritzrate durch Öffnen von sowohl dem ersten
als auch dem zweiten Einspritzloch, wenn die Einspritzmenge groß ist (wie
es bspw. in
WO 03/069151
A1 beschrieben ist).
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Jedoch
wird in der herkömmlichen
Kraftstoffeinspritzdüse
mit variablem Einspritzloch das zweite Einspritzloch nicht geöffnet, sofern
sich die erste Nadeln nicht anhebt und der Kraftstoff zu der Spitzenendseite
der zweiten Nadel eingeleitet bzw. geführt wird. Deshalb, falls ein
Betriebszustand mit einer geringen Einspritzmenge anhält, wie
ein Leerlaufbetrieb, und ein Zustand anhält, in dem der Kraftstoff nur
durch das erste Einspritzloch hindurch eingespritzt wird, werden
Ablagerungen an einer Innenwand oder einem Außenrand bzw. einer Außenkante einer Öffnung des
zweiten Einspritzlochs angehäuft.
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Die
DE 10 2004 015 746
A1 offenbart eine gattungsgemäße Kraftstoffeinspritzdüse mit den Merkmalen
des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Anhäufungen von Ablagerungen an
einer Innenwand oder einer Außenkante
bzw. einem Außenrand
einer Öffnung
eines zweiten Einspritzlochs zu verhindern, das nicht geöffnet wird,
falls eine Einspritzmenge während
einer normalen Einspritzsteuerung gering ist, oder um die angehäuften Ablagerungen
in einer Kraftstoffeinspritzdüse
mit variablem Einspritzloch zu entfernen.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird mit einer Kraftstoffeinspritzdüse mit den
Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. mit einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung
mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst.
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Als
ein Vorteil der Erfindung wird der Kraftstoff bei dem Druck, der
im Wesentlichen gleich zu dem Druck des Kraftstoffs ist, der zu
der Spitzenendseite der ersten Nadel eingeleitet bzw. zugeführt wird, unveränderbar
zu der Spitzenendseite der zweiten Nadel zugeführt, selbst wenn sich die erste
Nadel nicht anhebt. Demzufolge kann die Vorspannkraft in die Öffnungsrichtung
unveränderbar
auf die zweite Nadel aufgebracht werden, so wie auf die erste Nadel.
Somit kann der Kraftstoff durch das zweite Einspritzloch durch Anheben
der zweiten Nadel eingespritzt werden, selbst wenn die erforderte
Einspritzmenge gering ist. Als eine Folge kann eine Anhäufung von
Ablagerungen an einer Innenwandfläche oder einer Außenkante
bzw. an einem Außenrand
einer Öffnung
des zweiten Einspritzlochs verhindert werden, oder es können angehäufte Ablagerungen entfernt
werden.
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Merkmale
und Vorteile von Ausführungsformen
werden ersichtlich, genauso wie Betriebsverfahren und die Funktion
der zugehörigen
Teile von einem Studium der folgenden detaillierten Beschreibung,
der angehängten
Ansprüche
und der Zeichnungen, die alle einen Teil dieser Anmeldung bilden.
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1 ist
ein schematisches Diagramm, das eine Kraftstoffeinspritzdüse und eine
Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform
zeigt, die nicht Gegenstand der Erfindung ist;
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2 ist
ein Zeitablaufdiagramm, das einen Betrieb der Kraftstoffeinspritzdüse und der
Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform
zeigt;
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3 ist
ein Zeitablaufdiagramm, das einen Betrieb der Kraftstoffeinspritzdüse und der
Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform
zeigt;
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4 ist
ein Zeitablaufdiagramm, das einen Betrieb der Kraftstoffeinspritzdüse und der
Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform
zeigt;
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5 ist
ein schematisches Diagramm, das eine Kraftstoffeinspritzdüse und eine
Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einer erfindungsgemäßen zweiten
Ausführungsform
zeigt;
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6 ist
ein Diagramm, das Vorspannkräfte zeigt,
die auf eine erste und auf eine zweite Nadel gemäß der zweiten Ausführungsform
aufgebracht werden;
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7 ist
ein Zeitablaufdiagramm, das einen Betrieb der Kraftstoffeinspritzdüse und der
Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform
zeigt;
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8 ist
ein Zeitablaufdiagramm, das einen Betrieb der Kraftstoffeinspritzdüse und der
Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform
zeigt;
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9 ist
ein schematisches Diagramm, das eine Kraftstoffeinspritzdüse und eine
Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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10(a) ist eine Querschnittansicht, die
ein Einspritzelement gemäß einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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10(b) ist eine Querschnittansicht, die das
Einspritzelement von 10(a) entlang
der Linie XB-XB zeigt;
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11(a) ist eine Querschnittansicht, die
ein Einspritzelement gemäß einer
fünften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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11(b) ist eine Querschnittansicht, die das
Einspritzelement von 11(a) entlang
der Linie XIB-XIB zeigt;
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11(c) ist eine Querschnittansicht, die das
Einspritzelement von 11(a) entlang
der Linie XIC-XIC zeigt;
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12(a) ist eine Querschnittansicht, die
ein Einspritzelement gemäß einer
sechsten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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12(b) ist eine Querschnittansicht, die das
Einspritzelement von 12(a) entlang
der Linie XIIB-XIIB zeigt; und
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12(c) ist eine Querschnittansicht, die das Einspritzelement
von 12(a) entlang der Linie XIIC-XIIC
zeigt.
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Mit
Bezug auf 1 ist eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 2 dargestellt,
die eine Kraftstoffeinspritzdüse 1 gemäß einer
ersten Ausführungsform, die
nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, hat. Die Düse 1 ist
bspw. in jedem Zylinder eines Verbrennungsmotors (nicht dargestellt)
montiert. Die Düse 1 spritzt
Kraftstoff, der von einer Common-Rail (nicht dargestellt) verteilt
wird, die den Kraftstoff in einem Hochdruckzustand speichert, in
den Zylinder ein. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 2 hat
die Düse 1,
einen ersten und einen zweiten Gegendruckbetriebsmechanismus 3, 4 für ein Erhöhen/Verringern eines
ersten und zweiten Gegendrucks und eine elektronische Steuereinheit
(ECU) für
ein Vorsehen von Befehlen zu dem ersten und zweiten Gegendruckbetriebsmechanismus 3, 4.
Die Düse 1 und
der ersten Gegendruckbetriebsmechanismus 3, 4 sehen ein
Einspritzelement 6 für
ein Einspritzen und Zuführen
des Kraftstoffs in den Verbrennungsmotor vor. Die Düse 1 definiert
einen Spitzenendabschnitt des Einspritzelements 6.
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Wie
in 1 gezeigt ist, hat die Düse 1 eine erste zylindrische
Nadel 9, eine zweite Nadel 10, einen Körper 11,
eine erste Feder 12 und eine zweite Feder 13.
Die zweite Nadel 10 ist radial im Inneren der ersten Nadel 9 derart
untergebracht, dass die zweite Nadel 10 sich in gleitbarer
Weise koaxial zu der ersten Nadel 9 bewegen kann. Der Kraftstoff
wird in den Körper 11 eingeleitet.
Der Körper 11 beherbergt
die erste und zweite Nadel 9, 10 derart, dass sich
die erste und die zweite Nadel 9, 10 in der Axialrichtung
bewegen können.
Die erste Feder 12 spannt die erste Nadel 9 in
eine Schließrichtung
vor. Die zweite Feder 13 spannt die zweite Nadel 10 in
eine Schließrichtung
vor.
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Die
erste Nadel 9 wird durch den Körper 11 gleitbar gehalten.
Ein Teil einer Außenumfangsfläche der
ersten Nadel 9 und ein Teil einer Innenumfangsfläche des
Körpers 11 sehen
eine erste Kraftstoffströmungspassage 16 vor,
die den Kraftstoff, der von der Common-Rail in den Körper 11 eingeleitet
wird, zu einem ersten Einspritzloch 14 führt.
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Die
erste Nadel 9 hat einen ersten Sitz 19 bei ihrem
Spitzenende für
ein Öffnen
oder Schließen
des ersten Einspritzlochs 14. Das erste Einspritzloch 14 öffnet in
eine Sitzfläche 20,
die im Inneren eines Spitzenendabschnitts des Körpers 11 ausgebildet
ist, für das
Vorsehen einer Verbindung zwischen der ersten Kraftstoffströmungspassage 16 und
einem Inneren des Zylinders.
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Der
Kraftstoff wird von der ersten Kraftströmungspassage 16 zu
einem Raum an einer Spitzenendseite der ersten Nadel 9 um
den ersten Sitz 19 herum zugeführt bzw. eingeleitet. Der Kraftstoff spannt
die erste Nadel 9 unveränderbar
in die Öffnungsrichtung
vor. Das heißt,
die erste Kraftstoffströmungspassage 16 führt den
Kraftstoff zu der Spitzenendseite der ersten Nadel 9, um
die erste Nadel 9 unveränderbar
in die Öffnungsrichtung
vorzuspannen.
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Falls
ein Kraftstoffdruck in einer ersten Gegendruckkammer 21 (erster
Gegendruck) abnimmt und eine Vorspannkraft abnimmt, die die erste
Nadel 9 in eine Schließrichtung
vorspannt, wird die Vorspannkraft der ersten Nadel 9 in
die Öffnungsrichtung größer als
die Vorspannkraft in die Schließrichtung, und
die erste Nadel 9 hebt sich an. Als eine Folge trennt sich
der erste Sitz 19 von der Sitzfläche 20, um das erste
Einspritzloch 14 zu öffnen.
Somit wird der Kraftstoff in den Zylinder durch das erste Einspritzloch 14 hindurch
eingespritzt.
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Die
Kraftstoffströmungspassage
stromaufwärts
des ersten Sitzes 19 bezüglich der Kraftstoffströmungsrichtung
im Inneren der Düse 1 wird
nachstehend als die erste Kraftstoffströmungspassage 16 bezeichnet.
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Eine
erste Gegendruckkammer 21 ist an einer hinteren Endseite
der ersten Nadel 9 ausgebildet. Der Kraftstoff für ein Vorspannen
der ersten Nadel 9 in die Schließrichtung strömt in die
erste Gegendruckkammer 21 ein und strömt aus dieser heraus. Eine
Spitzenendseite der ersten Gegendruckkammer 21 ist durch
die erste und zweite Nadel 9, 10 blockiert, und
eine hintere Endseite der ersten Gegendruckkammer 21 ist
durch die zweite Nadel 10 blockiert. Die erste Gegendruckkammer 21 ist
durch die hintere Endfläche
der ersten Nadel 9, die Außenumfangsfläche der
zweiten Nadel 10 und die Innenwandfläche des Körpers 11 definiert.
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Die
erste Gegendruckkammer 21 ist derart aufgebaut, dass der
Kraftstoff in die erste Gegendruckkammer 21 von der ersten
Kraftstoffströmungspassage 16 durch
ein Einlassbeschränkungselement 22 hindurch
strömt,
und dass Kraftstoff aus der ersten Gegendruckkammer 21 durch
ein Auslassbeschränkungselement 23 hindurch
ausströmt.
Somit, falls der Kraftstoff aus der ersten Gegendruckkammer 21 durch
das Auslassbeschränkungselement 23 hindurch
ausströmt,
nimmt der erste Gegendruck ab. Demzufolge nimmt die Vorspannkraft
ab, die die erste Nadel 9 in die Schließrichtung vorspannt. Als eine Folge
hebt sich die erste Nadel 9 an, und der Kraftstoff wird
in den Zylinder durch das erste Einspritzloch 14 hindurch
eingespritzt, wie vorstehend beschrieben ist.
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Falls
der Kraftstoff aufhört,
aus dem Auslassbeschränkungselement 23 auszuströmen, erhöht sich
der erste Gegendruck aufgrund des Einströmens des Kraftstoffs von dem
Einlassbeschränkungselement 22.
Somit erhöht
sich die Vorspannkraft, die die erste Nadel 9 in die Schließrichtung
vorspannt. Als eine Folge senkt sich die erste Nadel 9, und
der erste Sitz 19 wird auf die Sitzfläche 20 gesetzt, sodass
das erste Einspritzloch 14 blockiert ist. Somit wird das
Kraftstoffeinspritzen durch das erste Einspritzloch 14 hindurch
gestoppt.
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Die
zweite Nadel 10 ist derart untergebracht, dass die zweite
Nadel 10 den Innenumfang der ersten Nadel 9 gleitbar
berührt,
und derart, dass ein Spitzenende und ein hinteres Ende der zweiten
Nadel 10 an der Spitzenendseite bzw. der hinteren Endseite der
ersten Nadel 9 hervorstehen.
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Ein
zweiter Sitz 27 für
ein Öffnen
und ein Schließen
des zweiten Einspritzlochs 26 ist bei dem Spitzenende der
zweiten Nadel 10 ausgebildet. Das zweite Einspritzloch 26 öffnet in
der Sitzfläche 20 wie das
erste Einspritzloch 14, und sieht eine Verbindung zwischen
einer zweiten Kraftstoffströmungspassage 28 und
dem Inneren des Zylinders vor. Das zweite Einspritzloch 26 ist
radial im Inneren des ersten Einspritzlochs 14 ausgebildet.
Die zweite Kraftstoffströmungspassage 28 ist
eine Kraftstoffströmungspassage,
die stromabwärts
des ersten Sitzes 19 und stromaufwärts des zweiten Sitzes 27 bezüglich der Kraftstoffströmungsrichtung
in der Düse 1 vorgesehen
ist.
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Die
zweite Kraftstoffströmungspassage 28 ist
ein Raum an der Spitzenendseite der ersten und zweiten Nadel 9, 10,
radial im Inneren des ersten Sitzes 19 und radial außerhalb
des zweiten Sitzes 27. Wenn sich die erste Nadel 9 anhebt,
wird die zweite Strömungspassage 28 mit
der ersten Strömungspassage 16 verbunden,
und der Kraftstoff wird von der ersten Kraftstoffströmungspassage 16 zu
der zweiten Kraftstoffströmungspassage 28 eingeleitet.
Der Kraftstoff spannt die zweite Nadel 10 in die Öffnungsrichtung
vor. Das heißt,
die zweite Kraftstoffströmungspassage 28 führt den
Kraftstoff zu der Spitzenendseite der zweiten Nadel 10,
um die zweite Nadel 10 in die Öffnungsrichtung vorzuspannen.
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In
der Düse 1 ist
die erste Kraftstoffströmungspassage 16 unveränderbar
mit der zweiten Kraftstoffströmungspassage 28 durch
eine Zwischennadelströmungspassage 29,
die durch die Innenumfangsfläche
der ersten Nadel 9 und die Außenumfangsfläche der
zweiten Nadel 10 vorgesehen ist, und einer durch die erste
Nadel hindurchgehende Strömungspassage 30 verbunden,
die eine Verbindung zwischen der Außenumfangsseite der ersten Nadel 9 und
der Innenumfangsseite der ersten Nadel 9 vorsieht.
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Die
durch die erste Nadel hindurchgehende Strömungspassage 30 ist
bei einer Position zwischen dem Spitzenende und einem hinteren Ende
der ersten Nadel 9 vorgesehen, um durch die Nadel 9 in
der Radialrichtung hindurch zu gehen. Um die Zwischennadelströmungspassage 29 mit
der Innenumfangsfläche
der ersten Nadel 9 und der Außenumfangsfläche der
zweiten Nadel 10 zu definieren, ist ein Teil der Innenumfangsfläche der
ersten Nadel 9 an der Spitzenendseite von der durch die
erste Nadel hindurchgehenden Strömungspassage 30 ab
nach außen
in der Radialrichtung ausgehöhlt,
und zwar über ein
Ausmaß bzw.
eine Länge
zwischen der durch die erste Nadel hindurchgehenden Strömungspassage 30 und
dem Spitzenende.
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Deshalb
wird der Kraftstoff unveränderbar
zu der zweiten Kraftstoffströmungspassage 28 von
der ersten Kraftstoffströmungspassage 16 durch
die Zwischennadelströmungspassage 29 und
der durch die erste Nadel hindurchgehenden Strömungspassage 30 hindurch
eingeleitet. Der Kraftstoff spannt die zweite Nadel 10 unveränderbar
in die Öffnungsrichtung
vor. Falls der Druck des Kraftstoffs in einer zweiten Gegendruckkammer 31 (zweiter
Gegendruck) abnimmt, und eine Vorspannkraft, die die zweite Nadel 10 in
die Schließrichtung
vorspannt, abnimmt, wird die Vorspannkraft, die die zweite Nadel 10 in
die Öffnungsrichtung
vorspannt, größer als
die Vorspannkraft in der Schließrichtung,
und die zweite Nadel 10 hebt sich an. Als eine Folge trennt
sich der zweite Sitz 27 von der Sitzfläche 20, um das zweite Einspritzloch 26 zu öffnen, so
dass der Kraftstoff in den Zylinder durch das zweite Einspritzloch 26 hindurch
eingespritzt wird. Somit, selbst wenn sich die erste Nadel 9 nicht
anhebt, kann das zweite Einspritzloch 26 durch Verringern
des zweiten Gegendrucks und Anheben von nur der zweiten Nadel 10 geöffnet werden.
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Der
hintere Endabschnitt der zweiten Nadel 10 berührt gleitbar
den Körper 11,
um die zweite Gegendruckkammer 31 zu definieren. Die zweite
Gegendruckkammer 31 ist eine Kraftstoffkammer. Der Kraftstoff,
der die zweite Nadel 10 in die Schließrichtung vorspannt, strömt in die
zweite Gegendruckkammer 31 ein und aus dieser heraus. Die
zweite Gegendruckkammer 31 ist getrennt von der ersten Gegendruckkammer 21 ausgebildet.
Das Spitzenende der zweiten Gegendruckkammer 31 ist durch
den hinteren Endabschnitt der zweiten Nadel 10 blockiert. Die
zweite Gegendruckkammer 31 ist durch die hintere Endfläche der zweiten
Nadel 10 und die Innenwandfläche des Körpers 11 definiert.
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Die
zweite Gegendruckkammer 31 ist derart ausgebildet, dass
der Kraftstoff von der ersten Kraftstoffströmungspassage 16 in
die zweite Gegendruckkammer 31 durch ein Einlassbeschränkungselement hindurch 32 einströmt, und
dass der Kraftstoff aus der zweiten Gegendruckkammer 31 durch
ein Auslassbeschränkungselement 33 hindurch
ausströmt. Somit,
wenn der Kraftstoff aus der zweiten Gegendruckkammer 31 durch
das Auslassbeschränkungselement 33 hindurch
ausströmt,
nimmt der zweite Gegendruck ab, und die Vorspannkraft, die die zweite Nadel 10 in
die Schließrichtung
vorspannt, nimmt ab. Als eine Folge hebt sich die zweite Nadel 10 an,
und der Kraftstoff wird in den Zylinder durch das zweite Einspritzloch 26 hindurch
eingespritzt, wie vorstehend beschrieben ist.
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Falls
der Kraftstoff aufhört,
aus dem Auslassbeschränkungselement 33 auszuströmen, erhöht sich
der zweite Gegendruck aufgrund des Einströmens des Kraftstoffs von dem
Einlassbeschränkungselement 32.
Somit erhöht
sich die Vorspannkraft, die die zweite Nadel 10 in die
Schließrichtung vorspannt.
Als eine Folge senkt sich die zweite Nadel 10 ab. Demzufolge
setzt sich der zweite Sitz 27 auf die Sitzfläche 20,
um das zweite Einspritzloch 26 zu blockieren. Somit wird
die Kraftstoffeinspritzung durch das zweite Einspritzloch 26 hindurch
gestoppt.
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Der
erste Gegendruckbetriebsmechanismus 3 hat ein erstes Ventilelement 35,
eine erste Solenoidspule 36 und eine erste Rückstellfeder 37.
Das erste Ventilelement 35 öffnet und schließt das Auslassbeschränkungselement 23 der
ersten Gegendruckkammer 21. Die erste Solenoidspule 36 erzeugt
eine magnetische Anziehung und verschiebt das erste Ventilelement 35 in
die Öffnungsrichtung,
wenn sie erregt ist. Die erste Rückstellfeder 37 spannt
das erste Ventilelement 35 in die Schließrichtung
vor. Wenn die erste Solenoidspule 36 erregt wird und sich
das erste Ventilelement 35 in die Öffnungsrichtung verschiebt,
strömt
der Kraftstoff aus der ersten Gegendruckkammer 21 aus,
und der erste Gegendruck nimmt ab. Wenn die erste Solenoidspule 36 nicht mehr
erregt wird bzw. ausgeschaltet wird, und sich das erste Ventilelement 35 in
die Schließrichtung
verschiebt, hört
der Kraftstoff auf, aus der ersten Gegendruckkammer 21 auszuströmen, und
der erste Gegendruck erhöht
sich.
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Der
zweite Gegendruckbetriebsmechanismus 4 hat ein zweites
Ventilelement 39, eine zweite Solenoidspule 40 und
eine zweite Rückstellfeder 41. Das
zweite Ventilelement 39 öffnet oder schließt das Auslassbeschränkungselement 33 der
zweiten Gegendruckkammer 31. Die zweite Solenoidspule 40 erzeugt
eine magnetische Anziehung und verschiebt das zweite Element 39 in
die Öffnungsrichtung,
wenn sie erregt ist. Die zweite Rückstellfeder 41 spannt
das zweite Ventilelement 39 in die Schließrichtung
vor. Wenn die Solenoidspule 40 erregt ist und das zweite Ventilelement 39 sich
in die Öffnungsrichtung
verschiebt, strömt
der Kraftstoff aus der zweiten Gegendruckkammer 31 aus,
und der zweite Gegendruck nimmt ab. Wenn die zweite Solenoidspule 40 nicht mehr
erregt wird bzw. ausgeschaltet wird, und sich das zweite Ventilelement 39 in
die Schließrichtung verschiebt,
hört der
Kraftstoff auf, aus der zweiten Gegendruckkammer 31 auszuströmen, und
der zweite Gegendruck erhöht
sich.
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Der
erste und zweite Gegendruckbetriebsmechanismus 3, 4 und
die Düse 1 bilden
das Einspritzelement 6 für jeden Zylinder. Die Erregung
der ersten und zweiten Solenoidspule 36, 40 wird
periodisch bzw. mit Unterbrechungen in Erwiderung auf einen Befehl
von der ECU 5 durchgeführt.
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Die
ECU 5 hat verschiedene Antriebsschaltkreise (nicht gezeigt)
für ein
Zuführen
von Energie zu der ersten und zweiten Solenoidspule 36, 40 und
dergleichen, und einen Mikrocomputer (nicht gezeigt) einer bekannten
Struktur für
ein Ausgeben von Steuersignalen zu den Antriebsschaltkreisen. Die
ECU funktioniert als ein Steuerelement für ein Steuern des ersten und
zweiten Gegendruckbetriebsmechanismus 3, 4 und
dergleichen.
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Der
Mikrocomputer hat eine CPU für
ein Durchführen
von Steuerprozessen und Berechnungsprozessen, einen Speicherschaltkreis,
wie einen ROM oder einen RAM, für
ein Speichern verschiedener Programme und Daten, einen Eingabeschaltkreis,
einen Ausgabeschaltkreis und dergleichen. Der Mikrocomputer berechnet
Befehlswerte für ein
Steuern des ersten und zweiten Gegendruckbetriebsmechanismus 3, 4 und
dergleichen gemäß erfassten
Werten, die durch verschiedene Sensoren eingegeben werden, die Betriebszustände des
Verbrennungsmotors erfassen. Der Mikrocomputer erzeugt Steuersignale
auf Basis der Befehlswerte und gibt die Steuersignale zu den Antriebsschaltkreisen aus.
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Der
Mikrocomputer berechnet beispielsweise eine Zeitabstimmung für ein Starten
der Erregung der ersten und der zweiten Solenoidspule 36, 40 und Zeitspannen
für ein
Erregen der ersten und der zweiten Solenoidspule 36, 40 als
die Befehlswerte gemäß den Betriebszuständen des
Verbrennungsmotors. Der Mikrocomputer erzeugt die Steuersignale
auf Basis der Befehlswerte und gibt die Steuersignale zu den Antriebsschaltkreisen
aus.
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Der
Mikrocomputer befehligt den zweiten Gegendruckbetriebsmechanismus 4,
um die zweite Nadel 10 anzuheben, falls die Zeitspanne
der Kraftstoffeinspritzung, die nur durch das erste Einspritzloch 14 hindurch
durchgeführt
wird (d. h. die Zeitspanne, in der das zweite Einspritzloch 26 während eines
Betriebs des Verbrennungsmotors blockiert ist), länger als
eine vorbestimmte Zeitspanne wird. Falls die Zeitspanne, in der
das zweite Einspritzloch 26 während des Verbrennungsmotorbetriebs
blockiert ist, länger
als die vorbestimmte Zeitspanne wird, berechnet der Mikrocomputer
den Befehlswert für
ein Erregen der zweiten Solenoidspule 40 (d. h. einen Befehlswert
einer Zeitabstimmung für
ein Starten einer Erregung der zweiten Solenoidspule 40 und einen
Befehlswert einer Zeitspanne für
ein Erregen der zweiten Solenoidspule 40) und erzeugt Steuersignale
auf Basis des Befehlswerts, und gibt das Steuersignal zu dem Antriebsschaltkreis
aus.
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Als
nächstes
wird ein Betrieb der Düse 1 und der
Kraftstoffeinspritzvorrichtung 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform
mit Bezug auf 2 bis 4 erklärt.
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Zuerst
wird ein beispielhafter Betrieb in dem Fall, wo nur das Einspritzloch 14 geöffnet ist
und der Kraftstoff eingespritzt wird, mit Bezug auf 2 erklärt. Falls
die Erregung der ersten Solenoidspule 36 bei einem Zeitpunkt
t1 begonnen wird, bewegt sich das erste Ventilelement 35 in
die Öffnungsrichtung.
In 2 stellt E1 einen Erregungszustand der ersten Solenoidspule 36 dar,
und Lv1 ist ein Hubbetrag des ersten Ventilelements 35.
Somit beginnt der Kraftstoff aus der ersten Gegendruckkammer 21 auszuströmen, und
der erste Gegendruck 21 beginnt sich zu verringern, wie
in 2 gezeigt ist.
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Die
Vorspannkraft, die auf die erste Nadel 9 in die Öffnungsrichtung
aufgebracht wird (erste Ventilöffnungsvorspannkraft,
die hauptsächlich
aus einer Vorspannkraft besteht, die durch Kraftstoff in der ersten
Kraftstoffströmungspassage 16 an
der Spitzenendseite der ersten Nadel 9 verursacht wird),
wird bei einer Zeit t2 größer als
die Vorspannkraft, die auf die erste Nadel 9 in die Schließrichtung
aufgebracht wird (erste Ventilschließvorspannkraft, die hauptsächlich aus
einer Vorspannkraft besteht, die durch den ersten Gegendruck und
die Vorspannkraft der ersten Feder 12 bewirkt wird). Somit
beginnt sich die erste Nadel 9 anzuheben, und die Einspritzrate
des Kraftstoffs, der von dem ersten Einspritzloch 14 eingespritzt
wird (erste Einspritzrate R1), beginnt sich zu erhöhen. Ln1
in 2 kennzeichnet einen Hubbetrag der ersten Nadel 9.
Der erste Gegendruck P1 bei der Zeit, wenn sich die erste Nadel 9 beginnt
anzuheben, wird nachstehend als ein erster Ventilöffnungswert
P1o bezeichnet.
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Dann,
falls die Erregung der ersten Solenoidspule 36 bei einer
Zeit t3 gestoppt wird, bewegt sich das erste Ventilelement 35 in
die Schließrichtung.
Somit hört
der Kraftstoff auf, aus der ersten Gegendruckkammer 21 auszuströmen, und
der erste Gegendruck P1 beginnt sich zu erhöhen.
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Die
erste Ventilschließvorspannkraft
wird bei einer Zeit t4 größer als
die erste Ventilöffnungsvorspannkraft.
Somit beginnt sich die erste Nadel 9 abzusenken, und die
erste Einspritzrate R1 beginnt sich zu verringern. Anschließend wird
der erste Sitz 19 auf die Sitzfläche 20 gesetzt, um
das erste Einspritzloch 14 zu schließen, und die erste Einspritzrate
R1 wird 0. Der erste Gegendruck P1 bei der Zeit, wenn die erste
Nadel 9 beginnt sich abzusenken, wird nachstehend als ein
erster Ventilschließwert
P1c bezeichnet.
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Als
nächstes
wird ein beispielhafter Betrieb in dem Fall, wo die Zeitspanne,
in der das zweite Einspritzloch 26 während des Verbrennungsmotorbetriebs
blockiert ist, länger
wird als die vorbestimmte Zeitspanne und nur das zweite Einspritzloch 26 geöffnet ist,
um den Kraftstoff einzuspritzen, mit Bezug auf 3 erklärt. Falls
die Erregung der zweiten Solenoidspule 40 bei einer Zeit
t1' begonnen wird,
bewegt sich das zweite Ventilelement 39 in die Öffnungsrichtung.
In 3 kennzeichnet E2 einen Erregungszustand der zweiten
Solenoidspule 40, und Lv2 ist ein Hubbetrag des zweiten
Ventilelements 39. Somit beginnt der Kraftstoff aus der
zweiten Gegendruckkammer 31 auszuströmen, und der zweite Gegendruck
P2 beginnt, sich zu verringern.
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Die
Vorspannkraft, die die zweite Nadel 10 in die Öffnungsrichtung
vorspannt (zweite Ventilöffnungsvorspannkraft,
die hauptsächlich
aus einer Vorspannkraft besteht, die durch Kraftstoff in der zweiten Kraftstoffströmungspassage 28 an
der Spitzenendseite der zweiten Nadel 10 bewirkt wird),
wird bei einer Zeit t2' größer als
die Vorspannkraft, die die zweite Nadel 10 in die Schließrichtung
vorspannt (zweite Ventilschließvorspannkraft,
die hauptsächlich
aus einer Vorspannkraft besteht, die durch den zweiten Gegendruck
bewirkt wird, und einer Vorspannkraft, die durch die zweite Feder 13 bewirkt
wird). Somit beginnt die zweite Nadel 10 sich anzuheben,
und die Einspritzrate des Kraftstoffs, der von dem zweiten Einspritzloch 26 eingespritzt
wird (zweite Einspritzrate R2), beginnt anzusteigen. Ln2 in 3 kennzeichnet
einen Hubbetrag der zweiten Nadel 10. Der zweite Gegendruck
P2 bei der Zeit, wenn die zweite Nadel 10 beginnt sich
anzuheben, wird nachstehend als ein zweiter Ventilöffnungswert
P2o bezeichnet.
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Danach,
wenn die Erregung der zweiten Solenoidspule 40 bei der
Zeit t3' gestoppt
wird, bewegt sich das zweite Ventilelement 39 in die Schließrichtung.
Somit hört
der Kraftstoff auf, aus der zweiten Gegendruckkammer 31 auszuströmen, und
der zweite Gegendruck P2 beginnt anzusteigen.
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Die
zweite Ventilschließvorspannkraft
wird bei der Zeit t4' größer als
die zweite Ventilöffnungsvorspannkraft,
so dass die zweite Nadle 10 beginnt sich abzusenken, und
die zweite Einspritzrate R2 beginnt sich zu verringern. Anschließend wird
der zweite Sitz 27 auf die Sitzfläche 20 gesetzt, um
das zweite Einspritzloch 26 zu schließen, und die zweite Einspritzrate
R2 wird 0. Der zweite Gegendruck P2 bei der Zeit, wenn sich die
zweite Nadel 10 beginnt abzusenken, wird nachstehend als
ein zweiter Ventilschließwert
P2c bezeichnet.
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Als
nächstes
wird ein Betrieb in dem Fall, wo sowohl das erste als auch das zweite
Einspritzloch 14, 26 geöffnet sind, um den Kraftstoff
einzuspritzen, mit Bezug auf 4 erklärt. Wenn
die Einspritzmenge groß ist,
sind sowohl das erste als auch das zweite Einspritzloch 14, 26 geöffnet, ungeachtet
einer Länge der
Zeitspanne, in der das zweite Einspritzloch 26 während des
Betriebs des Verbrennungsmotors geschlossen ist. Selbst wenn die
Einspritzmenge gering ist, können
sowohl das erste als auch das zweite Einspritzloch 14, 26 geöffnet sein.
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Wenn
die Erregung der ersten Solenoidspule 36 bei einer Zeit
t1 begonnen wird, bewegt sich das erste Ventilelement 35 in
die Öffnungsrichtung.
Somit beginnt der Kraftstoff aus der ersten Gegendruckkammer 21 auszuströmen, und
der erste Gegendruck 21 beginnt sich abzusenken. Wenn sich
der erste Gegendruck 21 auf den ersten Ventilöffnungswert
P1o bei einer Zeit t2 absenkt, beginnt sich die erste Nadel 9 anzuheben,
und die erste Einspritzrate R1 beginnt sich zu erhöhen.
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Wenn
die Erregung der zweiten Solenoidspule 40 bei einer Zeit
t1' begonnen wird,
bewegt sich das zweite Ventilelement 39 in die Öffnungsrichtung. Somit
beginnt der Kraftstoff aus der zweiten Gegendruckkammer 31 auszuströmen, und
der zweite Gegendruck P2 beginnt sich zu verringern. Wenn der zweite
Gegendruck P2 sich auf den zweiten Ventilöffnungswert P2o bei einer Zeit
t2' verringert,
beginnt die zweite Nadel 10, sich anzuheben, und die zweite Einspritzrate
R2 beginnt, sich zu erhöhen.
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Wenn
die Erregung der ersten und der zweiten Solenoidspule 36, 40 bei
einer Zeit t3 gestoppt wird, bewegen sich das erste und zweite Ventilelement 35, 39 in
die Schließrichtung.
Somit hört
der Kraftstoff auf, aus der ersten und zweiten Gegendruckkammer 21, 31 auszuströmen, und
der erste und zweite Gegendruck P1, P2 beginnen, sich zu erhöhen.
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Der
zweite Gegendruck P2 erhöht
sich auf den zweiten Ventilschließwert P2c bei einer Zeit t4', so dass die zweite
Nadel 10 beginnt sich abzusenken, und die zweite Einspritzrate
R2 beginnt sich zu verringern. Der erste Gegendruck P1 erhöht sich
auf den ersten Ventilschließwert
P1c bei einer Zeit t4, so dass die erste Nadel 9 beginnt
sich abzusenken, und die erste Einspritzrate R1 beginnt sich zu
verringern. Danach werden sowohl der erste als auch der zweite Sitz 19, 27 auf
die Sitzfläche 20 gesetzt,
um das erste und zweite Einspritzloch 14, 26 zu
blockieren, und sowohl die erste als auch die zweite Einspritzrate
R1, R2 werden 0.
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In
der Düse 1 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
ist die erste Kraftstoffströmungspassage 16 unveränderbar
mit der zweiten Kraftstoffströmungspassage 28 verbunden.
Die erste Kraftstoffströmungspassage 16 ist
mit der zweiten Kraftstoffströmungspassage 28 nicht
nur dann verbunden, wenn eines von dem ersten und dem zweiten Einspritzloch 14, 26 geöffnet ist,
sondern auch dann, wenn sowohl das erste als auch das zweite Einspritzloch 14, 26 geöffnet ist,
oder wenn sowohl das erste als auch das zweite Einspritzloch 14, 26 geschlossen ist.
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Somit
wird der Kraftstoffdruck, der im Wesentlichen gleich zu dem Kraftstoffdruck
ist, der zu der Spitzenendseite der ersten Nadel 9 geführt wird, unveränderbar
zu der Spitzenendseite der zweiten Nadel 10 geführt, selbst
wenn sich die erste Nadel 9 nicht anhebt. Die Vorspannkraft
in die Öffnungsrichtung
kann unveränderbar
auf die zweite Nadel 10 aufgebracht werden, in gleicher
Weise wie auf die erste Nadel 9. Demzufolge, selbst wenn
die erforderte Einspritzmenge gering ist, kann der Kraftstoff von dem
zweiten Einspritzloch 26 durch Anheben der zweiten Nadel 10 eingespritzt
werden. Als eine Folge kann eine Anhäufung von Ablagerungen an einer
Innenwand oder einer Außenkante
bzw. an einem Außenrand
einer Öffnung
des zweiten Einspritzlochs 26 verhindert werden, oder angehäufte Ablagerungen können entfernt
werden.
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Die
Düse 1 ist
mit der ersten Gegendruckkammer 21 ausgebildet. Der Kraftstoff,
der die erste Nadel 9 in die Schließrichtung vorspannt, strömt in die
erste Gegendruckkammer 21 ein und aus dieser aus. Die Düse 1 ist
mit der zweiten Gegendruckkammer 31 separat bzw. getrennt von
der ersten Gegendruckkammer 21 ausgebildet. Der Kraftstoff,
der die zweite Nadel 10 in die Schließrichtung vorspannt, strömt in die
zweite Gegendruckkammer 31 ein und aus dieser heraus. Somit
kann die zweite Nadel 10 nur durch Betreiben bzw. Einstellen
des zweiten Gegendrucks angehoben werden. Demzufolge, selbst wenn
die erforderte Einspritzmenge gering ist, kann der Kraftstoff von
dem zweiten Einspritzloch 26 durch Betreiben bzw. Einstellen
des zweiten Gegendrucks eingespritzt werden.
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In
der Düse 1 wirkt
der erste Gegendruck nur auf die erste Nadel 9 in der Axialrichtung,
und der zweite Gegendruck wirkt nur auf die zweite Nadel 10 in
der Axialrichtung. Somit kann das Anheben der ersten Nadel 9 und
das Anheben der zweiten Nadel 10 komplett unabhängig voneinander
gesteuert werden. Demzufolge kann eine Übergangscharakteristik einer
Gesamteinspritzrate als die Summe der ersten Einspritzrate und der
zweiten Einspritzrate wie gewünscht
gesteuert werden. Zum Beispiel kann die Übergangscharakteristik der
Gesamteinspritzrate so betrieben bzw. eingestellt werden, dass eine
Zeitdifferenz zwischen der Zeit, wenn der zweite Sitz 27 auf die
Sitzfläche 20 gesetzt
wird, und der Zeit nicht erzeugt wird, wenn der erste Sitz 19 auf
die Sitzfläche 20 gesetzt
wird.
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Die
erste Kraftstoffströmungspassage 16 ist unveränderbar
mit der zweiten Kraftstoffströmungspassage 28 durch
die Zwischennadelströmungspassage 29,
die durch die Innenumfangsfläche
der ersten Nadel und die Außenumfangsfläche der
zweiten Nadel 10 vorgesehen ist, und durch die durch die
erste Nadeln hindurchgehende Strömungspassage 30 verbunden,
die eine Verbindung zwischen der Außenumfangsseite der ersten
Nadel 9 und der Innenumfangsseite der ersten Nadel 9 vorsieht.
Somit ist die erste Kraftstoffströmungspassage 16 in
einer einfachen Weise mit der zweiten Kraftstoffströmungspassage 28 verbunden.
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Falls
die Zeitspanne, in der das zweite Einspritzloch 26 während des
Verbrennungsmotorbetriebs blockiert ist, länger wird als die vorbestimmte Zeitspanne,
befehligt der Mikrocomputer der ECU5 den zweiten Gegendruckbetriebsmechanismus 4, um
die zweite Nadel 10 anzuheben. Somit wird auf einfache
Weise bestimmt, ob die Ablagerungen an der Innenwand oder der Außenkante
bzw. dem Außenrand
der Öffnung
des zweiten Einspritzlochs 26 angehäuft sind, und die Anhäufung der
Ablagerungen kann verhindert werden oder die angehäuften Ablagerungen
können
entfernt werden.
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Als
nächstes
wird ein Aufbau einer Düse 1 und
einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung 2 gemäß einer
zweiten Ausführungsform,
die Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, mit Bezug auf 5 erklärt. Die
Kraftstoffeinspritzvorrichtung 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform
hat die Düse 1,
einen Gegendruckbetriebsmechanismus 43, einen Zwischendruckbetriebsmechanismus 44 und
eine ECU 5. Der Gegendruckbetriebsmechanismus 43 erhöht oder
verringert einen Druck von Kraftstoff (Gegendruck) in einer Gegendruckkammer 52.
Der Zwischendruckbetriebsmechanismus 44 erhöht oder verringert
einen Druck von Kraftstoff (Zwischendruck) in einer Zwischenkammer 56.
Die ECU 5 gibt Befehle zu dem Gegendruckbetriebsmechanismus 43 und dem
Zwischendruckbetriebsmechanismus 44 aus.
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In
der Düse 1 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
hat eine erste Nadel 9 eine erste Hauptkörpersektion 46 und
eine erste hintere Endsektion 47. Die erste Hauptkörpersektion 46 öffnet oder
schließt
ein erstes Einspritzloch 14. Die erste hintere Endsektion 47 ist
an einer hinteren Endseite der ersten Hauptkörpersektion 46 vorgesehen.
Die erste hintere Endsektion 47 ist mit einer Aushöhlung versehen,
deren Durchmesser kleiner ist als der einer Aushöhlung, die in der ersten Hauptkörpersektion 46 ausgebildet
ist. Die Aushöhlung
der ersten hinteren Sektion 47 geht durch die hintere Endsektion 47 hindurch
zu einer hinteren Endseite.
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Die
zweite Nadel 10 hat eine zweite Hauptkörpersektion 49 und
eine zweite hintere Endsektion 50. Die zweite Hauptkörpersektion 49 ist
gleitbar in der Aushöhlung
untergebracht, die radial im Inneren der ersten Hauptkörpersektion 46 ausgebildet
ist. Die zweite Hauptkörpersektion 49 öffnet oder
schließt
ein zweites Einspritzloch 26. Die zweite hintere Endsektion 50 ist
an der hinteren Endseite der zweiten Hauptkörpersektion 49 vorgesehen,
und ist gleitbar in der Aushöhlung
untergebracht, die radial im Inneren der ersten hinteren Endsektion 47 ausgebildet
ist.
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Die
Gegendruckkammer 52 ist an der hinteren Endseite der ersten
und zweiten hinteren Endsektion 47, 50 ausgebildet.
Der Kraftstoff, der die erste und zweite Nadel 9, 10 in
die Schließrichtung
vorspannt, strömt
in die Gegendruckkammer 52 ein und aus dieser aus. Die
zweite hintere Endsektion 50 steht in die Gegendruckkammer 52 vor.
Eine Spitzenendseite der Gegendruckkammer 52 ist durch
die erste und zweite hintere Endsektion 47, 50 blockiert. Die
Gegendruckkammer 52 ist durch die hintere Endfläche der
ersten hinteren Endsektion 47, die hintere Endfläche und
die Außenumfangsfläche der
zweiten hinteren Endsektion 50, und die Innenwandfläche des
Körpers 11 definiert.
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Die
Gegendruckkammer 52 ist derart ausgebildet, dass der Kraftstoff
in die Gegendruckkammer 52 von einer ersten Kraftstoffeinströmpassage 16 durch
ein Einlassbeschränkungselement 53 hindurch strömt, und
dass der Kraftstoff aus der Gegendruckkammer 52 durch ein
Auslassbeschränkungselement 54 ausströmt. Somit
nimmt der Gegendruck ab, wenn der Kraftstoff aus dem Auslassbeschränkungselement 54 ausströmt. Demzufolge
nimmt die Vorspannkraft ab, die die erste und zweite Nadel 9, 10 in
die Schließrichtung
vorspannt. Wenn der Kraftstoff aufhört, durch das Auslassbeschränkungselement
hindurch 54 auszuströmen,
erhöht
sich der Gegendruck aufgrund des Kraftstoffs, der in die Gegendruckkammer 52 durch
das Einlassbeschränkungselement 53 hindurch
einströmt.
Demzufolge erhöht
sich die Vorspannkraft, die die erste und die zweite Nadel 9, 10 in
die Schließrichtung
vorspannt.
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Darüber hinaus
ist die Zwischenkammer 56 zwischen der zweiten Hauptkörpersektion 49 und
der ersten hinteren Endsektion 47 separat bzw. getrennt von
der Gegendruckkammer 52 ausgebildet. Der Kraftstoff, der
die zweite Nadel 10 in die Schließrichtung vorspannt, strömt in die
Zwischenkammer 56 und aus dieser aus. Die Spitzenendseite
der Zwischenkammer 56 ist durch die zweite Hauptkörpersektion 49 blockiert,
und die hintere Endseite der Zwischenkammer 56 ist durch
die zweite hintere Endsektion 50 blockiert. Die Zwischenkammer 56 ist
durch die hintere Endfläche
der zweiten Hauptkörpersektion 49,
die Außenumfangsfläche der
zweiten hinteren Endsektion 50, die Innenumfangsfläche der
ersten Hauptkörpersektion 46 und
die Spitzenendfläche
der ersten hinteren Endsektion 47 definiert. Demzufolge spannt
der Kraftstoff in der Zwischenkammer 56 die zweite Nadel 10 in
die Schließrichtung
vor und spannt die erste Nadel 9 in die Öffnungsrichtung
vor.
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Das
Zwischenelement 56 ist derart ausgebildet, dass der Kraftstoff
in die Zwischenkammer 56 durch eine Zwischenkammereinströmpassage 57 einströmt und aus
dieser durch eine Zwischenkammerausströmpassage 58 ausströmt. Jede
von der Zwischenkammereinströmpassage 47 und
der Zwischenkammerausströmpassage 58 ist
ausgebildet, um durch die erste Hauptkörpersektion 46 zwischen der
Innenumfangsseite und der Außenumfangsseite der
ersten Hauptkörpersektion 46 hindurch
zu gehen. Der Körper 11 ist
mit einer Kraftstoffkammer 59 in einer ring- und nutartigen
Form für
ein Leiten des Kraftstoffs zwischen der Zwischenkammereinströmpassage 57 und
der Zwischenkammerausströmpassage 58 ausgebildet.
Eine Innenumfangsseite der Kraftstoffkammer 59 ist durch
die erste Nadel 9 blockiert. Die Kraftstoffkammer 59 ist
derart ausgebildet, dass der Kraftstoff in die Kraftstoffkammer 59 von
der ersten Kraftstoffströmungspassage 16 durch
ein Einlassbeschränkungselement 60 hindurch
einströmt,
und dass der Kraftstoff aus der Kraftstoffkammer 59 durch
ein Auslassbeschränkungselement 61 hindurch
ausströmt.
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Wenn
der Kraftstoff aus dem Auslassbeschränkungselement 61 ausströmt, nimmt
der Zwischendruck ab. Demzufolge verringert sich die Vorspannkraft,
die die zweite Nadel 10 in die Schließrichtung vorspannt, und die
Vorspannkraft verringert sich, die die erste Nadel 9 in
die Öffnungsrichtung vorspannt.
Wenn der Kraftstoff aufhört,
aus dem Auslassbeschränkungselement 61 auszuströmen, erhöht sich
der Zwischendruck aufgrund des Einströmens des Kraftstoffs von dem
Einlassbeschränkungselement 60.
Demzufolge erhöht
sich die Vorspannkraft, die die zweite Nadel 10 in die
Schließrichtung
vorspannt, und die Vorspannkraft erhöht sich, die die erste Nadel 9 in
die Öffnungsrichtung
vorspannt.
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Auslegungsbedingungen
von druckaufnehmenden Flächen
der ersten und zweiten Nadel 9, 10 für ein Aufnehmen
des Gegendrucks in der Axialrichtung, druckaufnehmenden Flächen der
ersten und zweiten Nadel 9, 10 für ein Aufnehmen
des Zwischendrucks in der Axialrichtung, Vorspannungskräften der
ersten und zweiten Feder 12, 13, druckaufnehmenden
Flächen
für ein
Aufnehmen des Kraftstoffdrucks an der Spitzenendseite der ersten
und zweiten Nadel 9, 10 und dergleichen werden
bestimmt, um den folgenden Betrieb zu ermöglichen. Das heißt, die
Auslegungsbedingungen werden so bestimmt, dass sich die zweite Nadel 10 nicht
anhebt, selbst wenn der Zwischendruck allein verringert wird, und
so, dass sich die zweite Nadel 10 anhebt, bevor sich die
erste Nadel 9 anhebt, wenn der Gegendruck auch verringert
wird.
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Somit
kann durch Verringern des Gegendrucks in einem Zustand, in dem der
Zwischendruck verringert ist, die zweite Nadel 10 vor der
ersten Nadel 9 angehoben werden, oder die zweite Nadel 10 kann
allein angehoben werden. Durch Verringern des Gegendrucks in einem
Zustand, in dem der Zwischendruck nicht verringert ist, kann die
erste Nadel 9 zuerst angehoben werden, oder die erste Nadel 9 kann
alleine angehoben werden, wie in herkömmlichen Technologien.
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Die
Zwischenkammereinströmpassage 57, die
Zwischenkammerausströmpassage 58 und
die Kraftstoffkammer 59 sind derart ausgebildet, dass Öffnungsbereiche
bzw. Öffnungsflächen von Öffnungen
der Zwischenkammereinströmpassage 57 an der
Innenumfangsseite und der Außenumfangsseite und Öffnungen
der Zwischenkammerausströmpassage 58 an
der Innenumfangsseite und der Außenumfangsseite nicht verändert werden,
selbst wenn sich die erste und die zweite Nadel 9, 10 in
der Axialrichtung bewegen. Die Kraftstoffkammer 59 ist
in der Ringform ausgebildet. Demzufolge, selbst wenn sich die erste
Nadel 9 in dem Körper 11 dreht,
werden die Öffnungsbereiche
bzw. -flächen
der Öffnungen
der Zwischenkammereinströmpasssage 57 und
der Zwischenkammerausströmpassage 58 an
der Außenumfangsseite
nicht geändert.
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Der
Gegendruckbetriebsmechanismus 43 hat ein Hauptventilelement 64 für ein Öffnen oder Schließen des
Auslassbeschränkungselements 54 der
Gegendruckkammer 52, eine Hauptsolenoidspule 65 für ein Erzeugen
einer magnetischen Anziehung, um das Hauptventilelement 64 in
die Öffnungsrichtung
zu bewegen, wenn sie erregt ist, und eine Hauptrückstellfeder 66 für ein Vorspannen
des Hauptventilelements 64 in die Schließrichtung.
Falls die Hauptsolenoidspule 65 erregt ist, und sich das Hauptventilelement 64 in
die Öffnungsrichtung
bewegt, strömt
der Kraftstoff aus der Gegendruckkammer 52 aus, und der
Gegendruck verringert sich. Falls die Erregung der Hauptsolenoidspule 65 gestoppt
wird und sich das Ventilelement 64 in die Schließrichtung
bewegt, hört
der Kraftstoff auf, aus der Gegendruckkammer 52 auszuströmen, und
der Gegendruck erhöht
sich.
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Der
Zwischendruckbetriebsmechanismus 44 hat ein Zwischenventilelement 68 für ein Öffnen und Schließen des
Auslassbeschränkungselements 61 der
Kraftstoffkammer 59, eine Zwischensolenoidspule 69 für ein Erzeugen
einer magnetischen Anziehung, um das Zwischenventilelement 68 in
die Öffnungsrichtung
zu bewegen, wenn sie erregt ist, und eine Zwischenrückstellfeder 70 für ein Vorspannen des
Zwischenventilelements 68 in die Schließrichtung. Falls die Zwischensolenoidspule 69 erregt
wird und sich das Zwischenventilelement 68 in die Öffnungsrichtung
bewegt, strömt
der Kraftstoff aus der Zwischenkammer 56 und der Kraftstoffkammer 59 aus,
und der Zwischendruck verringert sich. Wenn die Erregung der Zwischensolenoidspule 69 gestoppt wird
und sich das Zwischenelement 68 in die Schließrichtung
bewegt, hört
der Kraftstoff auf, aus der Zwischenkammer 56 und der Kraftstoffkammer 59 auszuströmen, und
der Zwischendruck erhöht
sich.
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Der
Gegendruckbetriebsmechanismus 43 und die Düse 1 sehen
das Einspritzelement 6 für jeden Zylinder vor. Der Zwischendruckbetriebsmechanismus 44 wird
gemeinsam durch die gesamten Einspritzelemente 6 verwendet,
und ist separat bzw. getrennt von den Einspritzelementen 6 vorgesehen. Das
heißt,
die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 2 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
hat einen Zwischendruckbetriebsmechanismus 44 für die Einspritzelemente 6,
die zu der Anzahl der Zylinder des Verbrennungsmotors korrespondieren.
Die Erregung der Hauptsolenoidspule 65 und der Zwischensolenoidspule 69 wird
periodisch bzw. mit Unterbrechungen gemäß dem Befehl von der ECU 5 durchgeführt.
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Die
ECU 5 hat verschiedene Antriebsschaltkreise für ein Zuführen von
Energie zu der Hauptsolenoidspule 65, der Zwischensolenoidspule 69 und dergleichen,
und einen Mikrocomputer, der eine bekannte Struktur hat, für ein Ausgeben
von Steuersignalen zu den Antriebschaltkreisen. Die ECU 5 funktioniert
als ein Steuerelement für
ein Steuern des Gegendruckbetriebsmechanismus 43, des Zwischenruckbetriebsmechanismus 44 und
dergleichen.
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Der
Mikrocomputer berechnet Befehlswerte für ein Steuern des Gegendruckbetriebsmechanismus 43,
des Zwischendruckbetriebsmechanismus 44 und dergleichen.
Der Mikrocomputer erzeugt Steuersignale auf Basis der Befehlswerte,
und gibt die Steuersignale zu den Antriebsschaltkreisen aus. Zum
Beispiel berechnet der Mikrocomputer eine Zeitabstimmung für ein Beginnen
der Erregung der Hauptsolenoidspule 65 und der Zwischensolenoidspule 69 und Zeitspannen
für ein
Erregen der Hauptsolenoidspule 65 und der Zwischensolenoidspule 69 gemäß den Betriebszuständen des
Verbrennungsmotors als die Befehlswerte. Der Mikrocomputer erzeugt
die Steuersignale auf Basis der Befehlswerte, und gibt die Steuersignale
zu den Antriebsschaltkreisen aus.
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Falls
die Zeitspanne, in der das zweite Einspritzloch 26 während des
Verbrennungsmotorbetriebs blockiert ist, länger als eine vorbestimmte
Zeitspanne wird, befehligt der Mikrocomputer den Zwischendruckbetriebsmechanismus 44,
um den Zwischendruck zu verringern, und befehligt dann den Gegendruckbetriebsmechanismus 43,
um den Gegendruck zu verringern, so dass sich die zweite Nadel 10 anhebt.
Falls die Zeitspanne, in der das zweite Einspritzloch 26 während des
Verbrennungsmotorbetriebs blockiert ist, länger als die vorbestimmte Zeitspanne
wird, berechnet der Mikrocomputer den Befehlswert für ein Erregen
der Zwischensolenoidspule 69 (d. h. einen Befehlswert einer
Zeitabstimmung für
ein Beginnen einer Erregung der Zwischensolenoidspule 69 und
einen Befehlswert einer Zeitspanne für ein Erregen der Zwischensolenoidspule 69),
und erzeugt das Steuersignal auf Basis des Befehlswerts, und gibt
das Steuersignal zu dem Antriebsschaltkreis aus.
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Als
nächstes
wird ein Betrieb der Düse 1 und der
Kraftstoffeinspritzvorrichtung 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform
mit Bezug auf 6 bis 8 erklärt. Durch
Verringern des Gegendrucks ohne Verringern des Zwischendrucks, wenn
die erforderte Einspritzmenge gering ist, kann die erste Nadel 9 alleine
angehoben werden, so wie in herkömmlichen
Technologien. Ein Betrieb in dem Fall, wo die erste Nadel 9 allein
angehoben wird, wird mit Bezug auf 6 und 7 erklärt.
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6 zeigt
die Vorspannkräfte,
die auf die erste und zweite Nadel 9, 10 durch
den Kraftstoff in der Axialrichtung aufgebracht werden. F1 bezeichnet die
Vorspannkraft des Kraftstoffs in der Gegendruckkammer 52,
die auf die erste Nadel 9 aufgebracht wird (erste Gegendruckvorspannkraft).
F2 bezeichnet die Vorspannkraft des Kraftstoffs an der Spitzenendseite
der ersten Nadel 9, die auf die erste Nadel 9 aufgebracht
wird (erste Spitzenendseitenvorspannkraft). F3 bezeichnet die Vorspannkraft
des Kraftstoffs in der Zwischenkammer 56, die auf die erste Nadel 9 aufgebracht
wird (erste Zwischenvorspannkraft). F4 bezeichnet die Vorspannkraft
des Kraftstoffs in der Gegendruckkammer 52, die auf die
zweite Nadel 10 aufgebracht wird (zweite Gegendruckvorspannkraft).
F5 bezeichnet die Vorspannkraft des Kraftstoffs an der Spitzenendseite
der zweiten Nadel 10, die auf die zweite Nadel 10 aufgebracht
wird (zweite Spitzenendseitenvorspannkraft). F6 bezeichnet die Vorspannkraft
des Kraftstoffs in der Zwischenkammer 56, die auf die zweite
Nadel 10 aufgebracht wird (zweite Zwischenvorspannkraft).
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Die
erste Gegendruckvorspannkraft F1 wirkt auf die erste Nadel 9 in
die Schließrichtung.
Die erste Spitzenendseitenvorspannkraft F2 und die erste Zwischenvorspannkraft
F3 wirken auf die erste Nadel 9 in die Öffnungsrichtung. Die zweite
Gegendruckvorspannkraft F4 und die zweite Zwischenvorspannkraft F6
wirken auf die zweite Nadel 10 in die Schließrichtung,
und die zweite Spitzenendseitenvorspannkraft F5 wirkt auf die zweite
Nadel 10 in die Öffnungsrichtung.
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Die
erste Gegendruckvorspannkraft F1, eine Vorspannkraft Fs1, die durch
die erste Feder 12 bewirkt wird (erste Federkraft), und
dergleichen sehen eine erste Ventilschließvorspannkraft vor (F1 + Fs1). Die
erste Spitzenendseitenvorspannkraft F2, die erste Zwischenvorspannkraft
F3 und dergleichen sehen eine erste Ventilöffnungsvorspannkraft vor (F2
+ F3). Mit Bezug auf die zweite Nadel 10 sehen die zweite Gegendruckvorspannkraft
F4, die zweite Zwischenvorspannkraft F6, eine Vorspannkraft Fs2
der zweiten Feder 13 (zweite Federkraft) und dergleichen eine
zweite Ventilschließvorspannkraft
vor (F4 + F6 + Fs2). Die zweite Spitzenendseitenvorspannkraft F5 und
dergleichen sehen eine zweite Ventilöffnungsvorspannkraft (F5) vor.
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Als
nächstes
wird ein Betrieb mit Bezug auf ein Zeitablaufdiagramm erklärt, das
in 7 gezeigt ist. Wenn die Erregung der Hauptsolenoidspule 65 bei
einer Zeit t5 begonnen wird, bewegt sich das Hauptventilelement 64 in
die Öffnungsrichtung.
Lv in 7 bezeichnet einen Hubbetrag des Hauptventilelements 64.
Somit beginnt der Kraftstoff aus der Gegendruckkammer 52 auszuströmen, und
der Gegendruck Pb beginnt sich zu verringern. Die Zwischensolenoidspule 69 ist
nicht erregt, und das Zwischenventilelement 68 bewegt sich
nicht in die Öffnungsrichtung.
Deshalb strömt
der Kraftstoff nicht aus der Zwischenkammer 56 aus, und
der Zwischendruck Pm verringert sich nicht. Der Kraftstoff strömt sowohl
in die Gegendruckkammer 52 als auch in die Zwischenkammer 56.
Deshalb stimmt der Gegendruck Pb mit dem Zwischendruck Pm vor der
Zeit t5 überein.
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Wenn
der Gegendruck Pb abnimmt, verringern sich die erste und zweite
Gegendruckvorspannkraft F1, F4. Der Zwischendruck Pm nimmt nicht
ab, so dass die erste und die zweite Zwischenvorspannkraft F3, F6
bei der selben Größe bleiben.
Die erste und zweite Spitzenendseitenvorspannkraft F2, F5 bleiben
bei der selben Größe. Deshalb
bleiben die erste Ventilöffnungsvorspannkraft
(F2 + F3) und die zweite Ventilöffnungsvorspannkraft
F5 bei der selben Größe. Die
erste Ventilschließvorspannkraft
(F1 + Fs1) und die zweite Ventilschließvorspannkraft (F4 + F6 + Fs2)
verringern sich, wie in 7 gezeigt ist.
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Demzufolge
wird die erste Ventilschließvorspannkraft
(F1 + Fs1) niedriger als die erste Ventilöffnungsvorspannkraft (F2 +
F3) bei einer Zeit t6, so dass die erste Nadel 9 beginnt
sich anzuheben, und die erste Einspritzrate R1 beginnt sich zu erhöhen. Der
Gegendruck Pb hört
auf, sich zu verringern, bevor die zweite Ventilschließvorspannkraft
(F4 + F6 + Fs2) niedriger wird als die zweite Ventilöffnungsvorspannkraft
F5. Demzufolge hebt sich die zweite Nadel 10 nicht an,
und das zweite Einspritzloch 26 wird geschlossen gehalten.
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Wenn
die Erregung der Hauptsolenoidspule 65 bei einer Zeit t7
gestoppt wird, bewegt sich das Hauptventilelement 64 in
die Schließrichtung.
Somit hört
der Kraftstoff auf, aus der Gegendruckkammer 52 auszuströmen, so
dass der Gegendruck Pb beginnt sich zu erhöhen.
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Die
erste Ventilschließvorspannkraft
(F1 + Fs1) wird bei einer Zeit t8 größer als die erste Ventilöffnungsvorspannkraft
(F2 + F3), so dass die erste Nadel 9 beginnt sich abzusenken,
und die erste Einspritzrate R1 beginnt sich zu verringern. Anschließend setzt
sich der erste Sitz 19 auf die Sitzfläche 20, um das erste
Einspritzloch 14 zu schließen, und die erste Einspritzrate
R1 wird 0.
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Als
nächstes
wird ein Betrieb des Anhebens der zweiten Nadel 10 alleine
mit Bezug auf 8 erklärt. Durch Verringern des Gegendrucks
Pb in einem Zustand, in dem der Zwischendruck Pm verringert ist, wenn
die erforderte Einspritzmenge gering ist, kann die zweite Nadel 10 alleine
angehoben werden. In diesem Fall ist der Zwischendruck Pm schon
verringert worden. Deshalb sind die erste Ventilöffnungsvorspannkraft (F2 +
F3) und die zweite Ventilschließvorspannkraft
(F4 + F6 + Fs2) insgesamt schwächer als
in dem Fall, wo sich der Zwischendruck Pm nicht verringert hat.
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Wenn
die Erregung der Hauptsolenoidspule 65 bei einer Zeit t5' gestartet wird,
bewegt sich das Hauptventilelement 64 in die Öffnungsrichtung.
Somit beginnt Kraftstoff aus der Gegendruckkammer 52 auszuströmen, und
der Gegendruck Pb beginnt sich zu verringern. Die Zwischensolenoidspule 69 ist schon
aufgrund des Befehls von der ECU 5 erregt worden, und das
Zwischenventilelement 68 hat sich in die Öffnungsrichtung
bewegt. Demzufolge ist der Kraftstoff aus der Zwischenkammer 56 ausgeströmt, und
der Zwischendruck Pm bleibt bei einem verringerten Zustand.
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Wenn
der Gegendruck Pb abnimmt, nehmen die erste und zweite Gegendruckvorspannkraft
F1, F4 ab, aber der Zwischendruck Pm bleibt bei dem verringerten
Zustand. Demzufolge bleiben die erste und zweite Zwischenvorspannkraft
F3, F6 bei der selben Größe. Die
erste und zweite Spitzenendseitenvorspannkraft F2, F5 bleiben bei
der selben Größe. Deshalb
bleiben die erste Ventilöffnungsvorspannkraft
(F2 + F3) und die zweite Ventilöffnungsvorspannkraft
F5 bei den selben Größen. Die erste
Ventilschließvorspannkraft
(F1 + Fs1) und die zweite Ventilschließvorspannkraft (F4 + F6 + Fs2)
verringern sich.
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Demzufolge
wird die zweite Ventilschließvorspannkraft
(F4 + F6 + Fs2) bei einer Zeit t6' geringer als die zweite Ventilöffnungsvorspannkraft
F5, so dass die zweite Nadel 10 beginnt sich anzuheben, und
die zweite Einspritzrate R2 beginnt sich zu erhöhen. Der Gegendruck Pb hört auf sich
zu verringern, bevor die erste Ventilschließvorspannkraft (F1 + Fs1) geringer
wird als die erste Ventilöffnungsvorspannkraft
(F2 + F3). Demzufolge hebt sich die erste Nadel 9 nicht
an, und das erste Einspritzloch 14 wird geschlossen gehalten.
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Wenn
die Erregung der Hauptsolenoidspule 65 bei einer Zeit t7' gestoppt wird, bewegt
sich der Hauptventilkörper 64 in
die Schließrichtung.
Somit hört
der Kraftstoff auf, aus der Gegendruckkammer 52 auszuströmen, so
dass der Gegendruck Pb beginnt, sich zu verringern.
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Die
zweite Ventilschließvorspannkraft
(F4 + F6 + Fs2) wird größer als
die zweite Ventilöffnungsvorspannkraft
F5 bei einer Zeit t8',
so dass die zweite Nadel 10 beginnt, sich abzusenken, und
die zweite Einspritzrate R2 beginnt, sich zu verringern. Anschließend wird
der zweite Sitz 27 auf die Sitzfläche 20 gesetzt, um
das zweite Einspritzloch 26 zu schließen, und die zweite Einspritzrate
R2 wird 0.
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Die
Düse 1 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
ist mit der Gegendruckkammer 52 ausgebildet. Der Kraftstoff,
der die erste und zweite Nadel 9, 10 in die Schließrichtung
vorspannt, strömt
in die Gegendruckkammer 52 und aus dieser heraus. Die Düse 1 ist
auch mit der Zwischenkammer 56 separat bzw. getrennt von
der Gegendruckkammer 52 ist ausgebildet. Der Kraftstoff,
der die zweite Nadel 10 in die Schließrichtung vorspannt, strömt in die
Zwischenkammer 56 ein und aus dieser heraus. Somit kann
die zweite Nadel 10 den Gegendruck und den Zwischendruck
einzeln bzw. individuell aufnehmen. Demzufolge können die Auslegungsbedingungen
der druckaufnehmenden Flächen
des Gegendrucks und des Zwischendrucks und dergleichen so bestimmt werden,
dass sich die zweite Nadel 10 nicht anhebt, selbst wenn
der Zwischendruck allein verringert wird, und so, dass die zweite
Nadel 10 sich vor der ersten Nadel 9 anhebt, wenn
der Gegendruck auch verringert wird.
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Als
eine Folge kann der Zwischendruckbetriebsmechanismus 44,
der den Zwischendruck erhöht
oder verringert, gemeinsam von allen Düsen 1 verwendet werden.
Demzufolge kann der Kraftstoff von dem zweiten Einspritzloch 26 eingespritzt
werden, selbst wenn die erforderte Einspritzmenge gering ist, und
die Anzahl der Mechanismen für
ein Betreiben bzw. Einstellen des Kraftstoffdrucks im Inneren der
Düsen 1 kann
verringert werden.
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In
der Düse 1 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
hat die erste Nadel 9 die erste Hauptkörpersektion 46 und
die erste hintere Endsektion 47. Die erste Hauptkörpersektion 46 öffnet oder
schließt das
erste Einspritzloch 14. Die erste hintere Endsektion 47 ist
an der hinteren Endseite der ersten Hauptkörpersektion 46 vorgesehen.
Die erste hintere Endsektion 47 ist mit der Aushöhlung ausgebildet,
deren Durchmesser kleiner ist als der der Aushöhlung, die in der ersten Hauptkörpersektion 46 ausgebildet
ist, und die durch die erste hintere Endsektion 47 hindurch
zu der hinteren Endseite geht. Die zweite Nadel 10 hat
die zweite Hauptkörpersektion 49 und
die zweite hintere Endsektion 50. Die zweite Hauptkörpersektion 49 ist
gleitbar in der Aushöhlung
untergebracht, die radial im Inneren der ersten Hauptkörpersektion 46 ausgebildet
ist. Die zweite Hauptkörpersektion 49 öffnet oder
schließt
das zweite Einspritzloch 26. Die zweite hintere Endsektion 50 ist
an der hinteren Endseite der zweiten Hauptkörpersektion 49 vorgesehen
und ist gleitbar in der Aushöhlung
untergebracht, die radial im Inneren der ersten hinteren Endsektion 47 ausgebildet
ist. Die Zwischenkammer 56 ist zwischen der zweiten Hauptkörpersektion 49 und
der ersten hinteren Endsektion 47 ausgebildet.
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Somit
wirkt der Zwischendruck auf die erste Nadel 9 in die Öffnungsrichtung,
und wirkt auf die zweite Nadel 10 in die Schließrichtung.
Demzufolge wird durch Verringern des Zwischendrucks ein Anheben
der ersten Nadel 9 behindert, und das Anheben der zweiten
Nadel 10 wird erleichtert. Demzufolge kann durch Verringern
des Gegendrucks, nachdem der Zwischendruck verringert worden ist,
das zweite Einspritzloch 26 vor dem ersten Einspritzloch 14 geöffnet werden.
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Als
nächstes
wird ein Aufbau einer Düse 1 und
einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung 2 gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 9 erklärt. Die
Kraftstoffeinspritzvorrichtung 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform
hat die Düse 1,
eine Gegendruckbetriebsmechanismus 43, einen Zwischendruckbetriebsmechanismus 44 und
eine ECU 5, in gleicher Weise wie die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 2 gemäß der zweiten
Ausführungsform.
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In
der Düse 1 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
hat eine Aushöhlung,
die radial im Inneren einer ersten hinteren Endsektion 47 ausgebildet
ist, einen Durchmesser, der größer ist
als der einer Aushöhlung,
die radial im Inneren einer ersten Hauptkörpersektion 46 ausgebildet
ist. Demzufolge ist eine Zwischenkammer 56 zwischen der
ersten Hauptkörpersektion 46 und
der zweiten hinteren Endsektion 50 ausgebildet. Der Kraftstoff
in der Zwischenkammer 56 spannt die zweite Nadel 10 in
die Öffnungsrichtung
vor, und spannt die erste Nadel 9 in die Schließrichtung
vor.
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Deshalb,
wenn der Kraftstoff aus einem Auslassbeschränkungselement 61 ausströmt und der Zwischendruck
abnimmt, verringert sich die Vorspannkraft, die die zweite Nadel 10 in
die Öffnungsrichtung
vorspannt, und die Vorspannkraft verringert sich, die die erste
Nadel 9 in die Schließrichtung
vorspannt. Wenn der Kraftstoff aufhört, aus dem Auslassbeschränkungselement 61 auszuströmen, und der
Zwischendruck sich aufgrund eines Einströmens des Kraftstoffs von einem
Einlassbeschränkungselement 60 erhöht, erhöht sich
die Vorspannkraft, die die zweite Nadel 10 in die Öffnungsrichtung
vorspannt, und erhöht
sich die Vorspannkraft, die die erste Nadel 9 in die Schließrichtung
vorspannt.
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Auslegungsbedingungen
von druckaufnehmenden Flächen
der ersten und zweiten Nadel 9, 10, die den Gegendruck
in der Axialrichtung aufnehmen, druckaufnehmenden Flächen der
ersten und zweiten Nadel 9, 10 die den Zwischendruck
in der Axialrichtung aufnehmen, Vorspannkräften der ersten und zweiten
Feder 12, 13, druckaufnehmenden Flächen für ein Aufnehmen
des Kraftstoffdrucks an der Spitzenendseite der ersten und zweiten
Nadel 9, 10 und dergleichen sind bestimmt, um
den folgenden Betrieb zu ermöglichen.
Das heißt,
die Auslegungsbedingungen sind derart bestimmt, dass sich die zweite
Nadel 10 nicht anhebt, selbst wenn der Zwischendruck allein
erhöht
ist, und derart, dass sich die zweite Nadel 10 vor der
ersten Nadel 9 anhebt, falls der Gegendruck zusätzlich verringert
ist.
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Somit
kann durch Verringern des Gegendrucks in einem Zustand, in dem der
Zwischendruck erhöht
ist, die zweite Nadel 10 vor der ersten Nadel 9 angehoben
werden, oder die zweite Nadel 10 kann alleine angehoben
werden. Durch Verringern des Gegendrucks in einem Zustand, in dem
der Zwischendruck nicht erhöht
ist, kann die erste Nadel 9 zuerst angehoben werden, oder
die erste Nadel 9 kann alleine angehoben werden, so wie
in herkömmlichen
Technologien.
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In
gleicher Weise wie die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 2 gemäß der zweiten
Ausführungsform sehen
der Gegendruckbetriebsmechanismus 43 und die Düse 1 das
Einspritzelement 6 für
jeden Zylinder vor. Der Zwischendruckbetriebsmechanismus 44 wird
durch alle Einspritzelemente 6 gemeinsam verwendet, und
ist separat von den Einspritzelementen 6 vorgesehen. Die
Kraftstoffeinspritzvorrichtung 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform
hat einen Zwischendruckbetriebsmechanismus 44 für die Einspritzelemente 6,
die zu der Anzahl der Zylinder des Verbrennungsmotors korrespondieren.
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In
der Düse 1 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
hat die Aushöhlung,
die radial im Inneren der hinteren Endsektion 47 ausgebildet
ist, den Durchmesser, der größer ist
als der der Aushöhlung, die
radial im Inneren der ersten Hauptkörpersektion 46 ausgebildet
ist. Demzufolge ist die Zwischenkammer 56 zwischen der
ersten Hauptkörpersektion 46 und
der zweiten hinteren Endsektion 50 ausgebildet. Der Kraftstoff
in der Zwischenkammer 56 spannt die zweite Nadel 10 in
die Öffnungsrichtung
vor und spannt die erste Nadel 9 in die Schließrichtung
vor. Durch Erhöhen
des Zwischendrucks wird ein Anheben der ersten Nadel 9 behindert,
und das Anheben der zweiten Nadel 10 wird erleichtert.
Demzufolge kann durch Verringern des Gegendrucks, nachdem der Zwischendruck
erhöht
worden ist, das zweite Einspritzloch 26 vor dem ersten
Einspritzloch 14 geöffnet
werden.
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Als
nächstes
wird ein Aufbau eines Einspritzelements 6 gemäß einer
vierten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 10 erklärt. Das
Einspritzelement 6 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
verwendet die Düse 1 gemäß der ersten
Ausführungsform.
Ein erster und ein zweiter Gegendruckbetriebsmechanismus 3, 4 haben
die Funktionen, die gleich zu denjenigen der ersten Ausführungsform
sind. In dem Einspritzelement 6 gemäß der vorliegenden Ausführungsform
sind der erste und zweite Gegendruckbetriebsmechanismus 3, 4 in
Reihe der Axialrichtung vorgesehen. Das Einspritzelement 6 ist
durch Zusammenbauen der Düse,
des zweiten Gegendruckbetriebsmechanismus 4 und des ersten
Gegendruckbetriebsmechanismus 3 in dieser Reihenfolge von
dem Spitzenende zu dem hinteren Ende in der Axialrichtung aufgebaut.
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Ein
erstes Ventilelement 35 des ersten Gegendruckbetriebsmechanismus 3 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
hat eine erste Ventilsektion 72, die bei einem Spitzenende
für ein Öffnen oder Schließen eines
Auslassbeschränkungselements 23 vorgesehen
ist, eine erste Ankersektion 73, die bei einem hinteren
Ende vorgesehen ist und durch eine erste Solenoidspule 36 magnetisch
angezogen wird, wenn die erste Solenoidspule 36 erregt
wird, und eine erste Zwischenkörpersektion 74,
die die erste Ankersektion 73 mit der ersten Ventilsektion 72 verbindet.
Die erste Solenoidspule 36 ist an der hinteren Endseite
der ersten Ankersektion 73 vorgesehen, und eine erste Rückstellfeder 37 ist
radial im Inneren der ersten Solenoidspule 36 vorgesehen.
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Die
erste Ventilsektion 72, die erste Ankersektion 73 und
die erste Rückstellfeder 37 sind
in einer ersten Ventilkammer 75, einer ersten Ankerkammer 76 bzw.
einer ersten Federkammer 77 untergebracht. Die erste Ventilkammer 75,
die erste Ankerkammer 76 und die erste Federkammer 77 sind
jeweils unveränderbar
mit einer Kraftstoffpassage 80 verbunden, die den Kraftstoff
im Inneren des Einspritzelements 6 zu einer Außenseite
des Einspritzelements 6 führt.
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Wenn
die erste Ankersektion 73 magnetisch angezogen wird, und
die erste Ventilsektion 72 das Auslassbeschränkungselement 23 öffnet, strömt der Kraftstoff
aus der ersten Gegendruckkammer 21 in die erste Ventilkammer 75,
so dass der erste Gegendruck abnimmt. Der Kraftstoff, der in die
erste Ventilkammer 75 strömt, strömt zu der Außenseite
des Einspritzelements 6 durch die Kraftstoffpassage 80 hindurch.
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Ein
zweites Ventilelement 39 des zweiten Gegendruckbetriebsmechanismus 4 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
hat eine zweite Ventilsektion 82, die bei einem Spitzenende
für ein Öffnen oder
Schließen
eines Auslassbeschränkungselements 33 vorgesehen
ist, eine zweite Ankersektion 83, die bei einem hinteren
Ende vorgesehen ist, und die durch eine zweite Solenoidspule 40 magnetisch angezogen
wird, wenn die zweite Solenoidspule 40 erregt wird, und
eine zweite Zwischenkörpersektion 84,
die die zweite Ankersektion 83 mit der zweiten Ventilsektion 83 verbindet.
Die zweite Solenoidspule 40 ist an der hinteren Endseite
der zweiten Ankersektion 83 vorgesehen, und die zweite
Rückstellfeder 41 ist
radial im Inneren der zweiten Solenoidspule 40 vorgesehen.
Die zweite Ventilsektion 82, die zweite Ankersektion 83 und
die zweite Rückstellfeder 41 sind
in einer zweiten Ventilkammer 85, einer zweiten Ankerkammer 86 bzw.
einer zweiten Federkammer 87 untergebracht. Die zweite
Ventilkammer 85, die zweite Ankerkammer 86 und
die zweite Federkammer 87 sind unveränderbar mit der Kraftstoffpassage 80 verbunden.
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Wenn
die zweite Ankersektion 83 magnetisch angezogen wird, und
die zweite Ventilsektion 82 das Auslassbeschränkungselement 33 öffnet, strömt der Kraftstoff
aus der zweiten Gegendruckkammer 31 in die zweite Ventilkammer 85,
so dass der zweite Gegendruck sich verringert. Der Kraftstoff, der
in die zweite Ventilkammer 85 strömt, strömt zu der Außenseite
des Einspritzelements 6 durch die Kraftstoffpassage 80 hindurch.
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In
dem Einspritzelement 6 gemäß der vorliegenden Ausführungsform
sind der erste und zweite Gegendruckbetriebsmechanismus 3, 4 in
Reihe in der Axialrichtung vorgesehen. Somit kann das Einspritzelement 6 durch
Anordnen der zwei Gegendruckbetriebsmechanismen 3, 4 in
Reihe in der Axialrichtung aufgebaut sein, ohne den herkömmlichen Aktuator
bzw. das herkömmliche
Betätigungselement in
großem
Umfang zu modifizieren. Das Einspritzelement 6 kann leicht
zusammen gebaut werden, ohne das herkömmliche Betätigungselement in großem Umfang
zu modifizieren.
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Als
nächstes
wird ein Aufbau eines Einspritzelements 6 gemäß einer
fünften
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 11 erklärt. Das
Einspritzelement 6 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
verwendet die Düse 1 gemäß der ersten
Ausführungsform.
Der erste und zweite Gegendruckbetriebsmechanismus 3, 4 haben
Funktionen, die gleich zu denjenigen der ersten Ausführungsform
sind. In dem Einspritzelement 6 gemäß der vorliegenden Ausführungsform
sind der erste und zweite Gegendruckbetriebsmechanismus 3, 4 parallel
bezüglich
der Axialrichtung vorgesehen. Das heißt, das Einspritzelement 6 ist
durch Montieren des ersten und zweiten Gegendruckbetriebsmechanismus 3, 4 parallel
an der hinteren Endseite der Düse 1 aufgebaut,
wie in 11 gezeigt ist.
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In
dem ersten und zweiten Gegendruckbetriebsmechanismus 3, 4 gemäß der vorliegenden Ausführungsform
sind eine erste und zweite Ventilsektion 72, 82 in
einer gemeinsamen Ventilkammer 89 untergebracht, und eine
erste und zweite Ankersektion 73, 83 sind in einer
gemeinsamen Ankerkammer 90 untergebracht. Die Ventilkammer 39,
die Ankerkammer 90 und eine erste und zweite Federkammer 77, 87 sind
jeweils unveränderbar
mit einer Kraftstoffpassage 80 verbunden. Jede von einer
ersten und einer zweiten Solenoidspule 36, 40 hat
einen axialen Querschnitt in der Form eines elliptischen Rings, wie
in 11(c) gezeigt ist.
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Wenn
die erste Ankersektion 73 magnetisch angezogen wird, und
die erste Ventilsektion 72 das Auslassbeschränkungselement 23 öffnet, strömt der Kraftstoff
aus der ersten Gegendruckkammer 21 in die Ventilkammer 89.
Wenn die zweite Ankersektion 83 magnetisch angezogen wird,
und die zweite Ventilsektion 82 das Auslassbeschränkungselement 33 öffnet, strömt der Kraftstoff
aus der zweiten Gegendruckkammer 31 in die Ventilkammer 89.
Der Kraftstoff, der in die Ventilkammer 89 strömt, strömt zu der Außenseite
der Einspritzelemente 6 durch die Kraftstoffpassage 80 hindurch.
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In
dem Einspritzelement 6 gemäß der vorliegenden Ausführungsform
sind der erste und zweite Gegendruckbetriebsmechanismus 3, 4 parallel
bezüglich
der Axialrichtung vorgesehen. Somit kann das Einspritzelement 6,
das die Düse 1 hat,
derart zusammengebaut werden, dass das Einspritzelement 6 die
axiale Abmessung hat, die im Wesentlichen gleich zu der des herkömmlichen
Produkts ist.
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Jede
von der ersten und der zweiten Solenoidspule 36, 40 hat
den axialen Querschnitt in der Form eines elliptischen Rings. Demzufolge
können Anschlussdrähte bzw.
Wicklungsdrähte,
die die erste und zweite Solenoidspule 36, 40 bilden,
verlängert werden.
Als eine Folge kann die magnetische Anziehung, die auf die erste
und zweite Ankersektion 73, 83 wirkt, erhöht werden.
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Als
nächstes
wird ein Aufbau eines Einspritzelements 6 gemäß einer
sechsten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 12 erklärt. Das
Einspritzelement 6 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
verwendet die Düse 1 gemäß der ersten
Ausführungsform.
Ein erster und zweiter Gegendruckbetriebsmechanismus 3, 4 haben
gleiche Funktionen wie diejenigen der ersten Ausführungsform.
Ein erstes Ventilelement 35 des Einspritzelements 6 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
ist in der Form eines Zylinders ausgebildet. Ein zweites Ventilelement 39 des
Einspritzelements 6 ist gleitbar radial im Inneren des
ersten Ventilelements 35 vorgesehen. Eine erste Solenoidspule 36 ist
an einer Spitzenendseite einer zweiten Solenoidspule 40 vorgesehen,
wie in 12(a) oder 12(b) gezeigt
ist.
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Das
heißt,
das erste Ventilelement 35 ist mit einem Durchgangsloch
ausgebildet, das durch das erste Ventilelement 35 in der
Axialrichtung hindurch geht. Das Durchgangsloch beherbergt einen
Spitzenendabschnitt einer zweiten Zwischenkörpersektion 84 und
einer zweiten Ventilsektion 82. Ein hinterer Endabschnitt
der zweiten Zwischenkörpersektion 84 und
eine zweite Ankersektion 83 stehen an der hinteren Endseite
der ersten Ankersektion 73 vor. Der Durchmesser der zweiten
Ventilsektion 82 ist geringer als der Durchmesser des Durchgangslochs.
Ein Spitzenendabschnitt der zweiten Zwischenkörpersektion 84 ist
mit zwei flachen Flächen 92 ausgebildet,
die symmetrisch zur Achsmitte und parallel zur Achsmitte sind. Die
flachen Flächen 92 und
eine Innenumfangsfläche
des ersten Ventilelements 35 sehen eine Kraftstoffpassage 93 vor.
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In
dem ersten Ventilelement 35 gemäß der vorliegenden Ausführungsform
ist eine ringförmige Nut 94 bei
einem Spitzenende einer ersten Zwischenkörpersektion 74 ausgebildet.
Das Spitzenende der ersten Zwischenkörpersektion 74 sieht
eine erste Ventilsektion 72 vor. Die erste und zweite Ventilsektion 72, 82 sind
in einer gemeinsamen Ventilkammer 89 untergebracht. Die
Ventilkammern 89, eine erste und zweite Ankerkammer 76, 86 und
eine zweite Federkammer 87 sind jeweils unveränderbar mit
einer Kraftstoffpassage 80 verbunden. Die erste Federkammer 77 ist
mit der ersten Ankerkammer 76 verbunden. Die erste Federkammer 77 ist
mit der Kraftstoffpassage 80 durch die erste Ankerkammer 76 verbanden.
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Wenn
die zweite Ankersektion 83 allein durch eine magnetische
Kraft angezogen wird, und die zweite Ventilsektion 82 das
Auslassbeschränkungselement 33 öffnet, strömt der Kraftstoff
in der zweiten Gegendruckkammer 31 in die erste Federkammer 77 durch
die Kraftstoffpassage 93 hindurch. Darüber hinaus strömt der Kraftstoff
von der ersten Federkammer 77 in die erste Ankerkammer 76,
und strömt
zu der Außenseite
des Einspritzelements 6 durch die Kraftstoffpassage 80 hindurch.
Wenn die erste Ankersektion 73 allein durch eine magnetische Kraft
angezogen wird, und die erste Ventilsektion 72 das Auslassbeschränkungselement 23 öffnet, strömt der Kraftstoff
in der ersten Gegendruckkammer 21 in die Ventilkammer 89,
und strömt
zu der Außenseite des
Einspritzelements 6 durch die Kraftstoffpassage 80 hindurch.
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Das
erste Ventilelement 35 des Einspritzelements 6 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform ist
in der Form eines Zylinders ausgebildet. Das zweite Ventilelement 39 des
Einspritzelements 6 ist gleitbar radial im Inneren des
ersten Ventilelements 35 vorgesehen. Somit kann das Einspritzelement 6,
das die Düse 1 gemäß der ersten
Ausführungsform
hat, derart zusammengebaut werden, dass dass Einspritzelement 6 die
axiale Abmessung hat, die im Wesentlichen gleich zu der des herkömmlichen
Produkts ist. Das erste und zweite Ventilelement 35, 39 sind derart
zusammen gebaut, dass das erste Ventilelement 35 und das
zweite Ventilelement 39 aneinander gleiten können. Somit
wird eine Konzentrizität
stabilisiert.
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Die
erste Solenoidspule 36 ist an der Spitzenendseite der zweiten
Solenoidspule 40 vorgesehen. Somit können das erste und zweite Ventilelement 35, 39 vollkommen
unabhängig
voneinander bzw. einzeln betrieben werden.
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In
dem Einspritzelement 6 gemäß der vierten Ausführungsform
ist der zweite Gegendruckbetriebsmechanismus 4 an der Spitzenendseite
des ersten Gegendruckbetriebsmechanismus 3 vorgesehen.
Alternativ kann der erste Gegendruckbetriebsmechanismus 3 an
der Spitzenendseite des zweiten Gegendruckbetriebsmechanismus 4 vorgesehen
sein.
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Das
erste Ventilelement 35 des Einspritzelements 6 gemäß der sechsten
Ausführungsform
ist in der Form eines Zylinders ausgebildet, und das zweite Ventilelement 39 ist
gleitbar radial im Inneren des ersten Ventilelements 35 vorgesehen.
Alternativ kann das zweite Ventilelement 39 in der Form
eines Zylinders ausgebildet sein, und das erste Element 35 kann
gleitbar radial im Inneren des zweiten Ventilelements 39 untergebracht
sein.
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Die
vorliegende Erfindung sollte nicht auf die offenbarten Ausführungsformen
begrenzt werden, sondern kann auf viele andere Arten umgesetzt werden,
ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen, wie er in den angehängten Ansprüchen definiert
ist.