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TECHNISCHER BEREICH
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Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Kraftstoffinjektor, der Kraftstoff in einen Verbrennungsmotor einspritzt.
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HINTERGRUND DER TECHNIK
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JP 2006-207530 A zeigt einen Kraftstoffinjektor, der mit einem Körper versehen ist, der eine Einspritzöffnung zum Einspritzen von Kraftstoff und eine Nadel aufweist, die die Einspritzöffnung öffnet/schließt. Der Körper weist einen Hochdruckkanal zum Zuführen des Kraftstoffs zu dem Einspritzloch und einen Niederdruckkanal zum Abgeben des Niederdruckkraftstoffs, der nicht aus dem Einspritzloch eingespritzt wird, auf.
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Der Körper kann in einen Düsenkörper, einen Ventilkörper, ein Plattenelement und ein Körperelement unterteilt sein, von denen jeder als unterteilter Körper bezeichnet wird. Jeder dieser unterteilten Körper wird zusammengebaut, indem jede Endfläche (Dichtungsfläche) des unterteilten Körpers derart miteinander verbunden wird, dass in jedem unterteilten Körper gebildete Durchgänge/Kanäle miteinander in Verbindung stehen. Ein Schlagstift wird in ein Schlagloch eingesetzt, das in jedem unterteilten Körper ausgebildet ist, um eine Relativbewegung jedes unterteilten Körpers einzuschränken.
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In den letzten Jahren besteht die Tendenz, den Druck des eingespritzten Kraftstoffs zu erhöhen. Es ist notwendig, die Dicke eines Abschnitts um den Hochdruckkanal herum im Körper weiter zu erhöhen. Der Niederdruckkanal und das Schlagloch existieren an der Endfläche des unterteilten Körpers jedoch zusätzlich zu dem Hochdruckkanal. Somit ist es schwierig, die Dicke eines Abschnitts um den Hochdruckkanal herum zu vergrößern, ohne die Körpergröße des Körpers in radialer Richtung zu erhöhen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen Kraftstoffinjektor vorzusehen, der in der Lage ist, einen Abschnitt um einen Hochdruckkanal herum zu verdicken, während ein Aufweiten eines Körpers unterdrückt wird.
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Nach einer vorliegenden Offenbarung weist ein Kraftstoffinj ektor eine Einspritzöffnung zum Einspritzen eines Kraftstoffs, einen Hochdruckkanal zum Einleiten eines Hochdruckkraftstoffs, der von außen in die Einspritzöffnung zugeführt wird, und einen Niederdruckkanal zum Einleiten eines Niederdruckkraftstoffs, der nicht von der Einspritzöffnung eingespritzt wird, nach außen. Ferner umfasst der Kraftstoffinjektor einen ersten Körper, der einen ersten Niederdruckkanal definiert, der ein Teil des Niederdruckkanals ist. Der erste Körper definiert einen ersten Hochdruckkanal, der ein Teil des Hochdruckkanals ist.
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Der Kraftstoffinjektor umfasst einen zweiten Körper, der einen zweiten Niederdruckkanal definiert, der ein Teil des Niederdruckkanals ist und mit dem ersten Niederdruckkanal in Verbindung steht. Der zweite Körper definiert einen zweiten Hochdruckkanal, der ein Teil des Hochdruckkanals ist und mit dem ersten Hochdruckkanal in Verbindung steht.
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Ein Schlagstift wird in den ersten Niederdruckkanal und den zweiten Niederdruckkanal eingeführt, um eine Relativbewegung zwischen dem ersten Körper und dem zweiten Körper zu begrenzen.
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Da der Schlagstift in den ersten Niederdruckkanal und den zweiten Niederdruckkanal eingesetzt wird, fungiert der Niederdruckkanal als das Schlagloch. Die Anzahl der Schlagstifte kann reduziert werden. Somit kann in dem ersten Körper ein Abschnitt um den ersten Hochdruckkanal herum verdickt werden. In dem zweiten Körper kann ein Abschnitt um den zweiten Hochdruckkanal herum verdickt werden.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Kraftstoffzufuhrsystems zeigt, das einen Kraftstoffinjektor und eine Steuervorrichtung nach einer ersten Ausführungsform umfasst.
- 2 ist eine Längsschnittansicht eines Kraftstoffinjektors.
- 3 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht von 2
- 4 ist eine Ansicht in Richtung eines Pfeils IV in 2
- 5 ist eine Ansicht in Richtung eines Pfeils V in 2
- 6 ist eine Ansicht in Richtung eines Pfeils VI in 2
- 7 ist eine Draufsicht eines Antriebskörperelements in einer axialen Richtung nach einem Vergleichsbeispiel.
- 8 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch eine Struktur eines Schlagstifts und eines Schlaglochs nach einer ersten Ausführungsform zeigt.
- 9 ist eine Draufsicht eines Ventilkörperelements eines Kraftstoffinjektors in einer axialen Richtung nach einer zweiten Ausführungsform.
- 10 ist eine Draufsicht eines Ventilkörperelements eines Kraftstoffinjektors in einer axialen Richtung nach einer dritten Ausführungsform.
- 11 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs XI in 10
- 12 ist eine teilweise vergrößerte Draufsicht eines Ventilkörperelements eines Kraftstoffinjektors in axialer Richtung nach einer vierten Ausführungsform.
- 13 ist eine Längsschnittansicht, die schematisch eine Struktur eines Schlagstifts und eines Schlaglochs nach einer fünften Ausführungsform zeigt.
- 14 ist eine Längsschnittansicht, die schematisch eine Struktur eines Schlagstifts und eines Schlaglochs nach einer sechsten Ausführungsform zeigt.
- 15 ist eine Längsschnittansicht, die schematisch eine Struktur eines Schlagstifts und eines Schlaglochs nach einer siebten Ausführungsform zeigt.
- 16 ist eine Längsschnittansicht eines Kraftstoffinjektors nach einer achten Ausführungsform.
- 17 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs XVII in 16
- 18 ist eine Längsschnittansicht eines Kraftstoffinjektors nach einer neunten Ausführungsform.
- 19 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs XIX in 18
- 20 ist eine Längsschnittansicht eines Kraftstoffinjektors nach einer zehnten Ausführungsform.
- 21 ist eine Ansicht in Richtung eines Pfeils XXI in 20
- 22 ist eine Ansicht in Richtung eines Pfeils XXII in 20
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es wird angemerkt, dass den entsprechenden Bestandteilen in jeder Ausführungsform die gleichen Bezugszeichen zugeordnet sind und eine redundante Erläuterung weggelassen werden kann. Wenn in jeder der Ausführungsformen nur ein Teil der Konfiguration beschrieben wird, können die anderen Teile der Konfiguration auf die anderen Ausführungsformen angewendet werden.
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(Erste Ausführungsform)
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Nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein Kraftstoffinjektor 10 auf ein in 1 gezeigtes Kraftstoffzufuhrsystem 1 angewendet. Der Kraftstoffinjektor 10 liefert Kraftstoff, der in einem Kraftstofftank 4 gespeichert ist, zu jeder Verbrennungskammer 2b eines Dieselmotors (nachfolgend als „Motor 2“ bezeichnet). Das Kraftstoffzufuhrsystem 1 umfasst eine Zufuhrpumpe 5, eine Hochdruckkraftstoffpumpe 6, eine Common-Rail 3, eine Steuervorrichtung 9 und den Kraftstoffinjektor 10.
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Die Zufuhrpumpe 5 führt das Leichtöl als den in dem Kraftstofftank 4 gespeicherten Kraftstoff der Hochdruckkraftstoffpumpe 6 zu. Die Zufuhrpumpe 5 kann in dem Kraftstofftank 4 angeordnet sein oder kann in der Hochdruckkraftstoffpumpe 6 angeordnet sein.
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Die Hochdruckkraftstoffpumpe 6 ist beispielsweise eine Kolbenpumpe. Die Hochdruckkraftstoffpumpe 6 wird vom Motor 2 angetrieben. Die Hochdruckkraftstoffpumpe 6 ist strömungstechnisch über eine Kraftstoffleitung 6a mit der Common Rail 3 verbunden. Die Hochdruckkraftstoffpumpe 6 setzt den von der Zufuhrpumpe 5 zugeführten Kraftstoff weiter unter Druck und führt den Hochdruckkraftstoff der Common-Rail 3 zu.
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Die Common Rail 3 ist strömungstechnisch durch eine Hochdruckkraftstoffleitung 3b mit mehreren Kraftstoffinjektoren 10 verbunden. Die Common Rail 3 ist durch eine Überschusskraftstoffleitung 8a mit dem Kraftstofftank 4 verbunden. Die Common Rail 3 speichert vorübergehend einen Hochdruckkraftstoff, der von der Hochdruckkraftstoffpumpe 6 zugeführt wird, und verteilt den Hochdruckkraftstoff an jeden Kraftstoffinjektor 10, während der Druck aufrechterhalten wird. Die Common Rail 3 ist mit einem Druckreduzierventil 8 versehen. Wenn der Kraftstoffdruck in der Common Rail 3 höher als ein Solldruck wird, gibt das Druckreduzierventil 8 den überschüssigen Brennstoff in eine Überschusskraftstoffleitung 8a ab.
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Die Steuervorrichtung 9 ist eine elektronische Steuereinheit, die eine ECU (Electronic Control Unit, elektronische Steuereinheit) 9a und eine EDU (Electronic Driver Unit, elektronische Treibereinheit) 9b umfasst. Die Steuervorrichtung 9 ist elektrisch mit jedem Kraftstoffinjektor 10 verbunden. Die Steuervorrichtung 9 steuert die Kraftstoffeinspritzung entsprechend einem Betriebszustand des Motors 2.
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Die ECU 9a weist eine Arithmetikschaltung auf, die durch einen Mikrocomputer oder einen Mikrocontroller eingerichtet ist. Die Arithmetikschaltung umfasst einen Prozessor, einen RAM und eine wiederbeschreibbare nichtflüchtige Speichervorrichtung. Die EDU 9b legt basierend auf einem Befehlssignal, das von der ECU 9a übertragen wird, eine Antriebsspannung an eine Antriebseinheit 40 (siehe 2) des Kraftstoffinjektors 10 an.
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Der Kraftstoffinjektor 10 ist an einem Kopfelement 2a befestigt, das eine Verbrennungskammer 2b definiert. Der Kraftstoffinjektor 10 spritzt den Hochdruckkraftstoff durch eine Einspritzöffnung 38 direkt in die Verbrennungskammer 2b ein. Der Kraftstoffinjektor 10 weist eine Ventilstruktur zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzung aus der Einspritzöffnung 38 auf. Der Kraftstoffinjektor 10 verwendet einen Teil eines Hochdruckkraftstoffs, um die Einspritzöffnung 38 zu öffnen/schließen. Ein Teil des Kraftstoffs, der dem Kraftstoffinjektor 10 zugeführt wird, wird durch eine Rückführleitung 8b und die Überschusskraftstoffleitung 8a zum Kraftstofftank 4 zurückgeführt.
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Wie in 2 gezeigt, umfasst der Kraftstoffinjektor 10 einen Körper 20, eine Düsennadel 50, eine Antriebseinheit 40, einen Steuerventilkörper 60 und eine Steuerplatte 73.
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Der Körper 20 umfasst ein Antriebskörperelement 21, ein Ventilkörperelement 22, ein Öffnungselement 23 und ein Düsenkörperelement 24. Insbesondere wird eine Haltemutter 25 an einem Gewindeabschnitt 21a des Düsenkörperelements 24 befestigt, während die Haltemutter 25 in einen Eingriffsabschnitt 24a des Düsenkörperelements 24 eingreift. Infolgedessen werden das Düsenkörperelement 24 und das Antriebskörperelement 21 so angezogen, dass sie sich in axialer Richtung davon nähern. Das Ventilkörperelement 22 und das Öffnungselement 23 sind zwischen dem Düsenkörperelement 24 und dem Antriebskörperelement 21 sandwichartig angeordnet.
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Das Antriebskörperelement 21, das Ventilkörperelement 22, das Öffnungselement 23 und das Düsenkörperelement 24 werden durch die Befestigungskraft der Haltemutter 25 bei einem vorbestimmten Flächendruck in engem Kontakt miteinander montiert. Die Haltemutter 25 entspricht einem Mutterelement, das an Außenflächen des Antriebskörperelements 21 (erster Körper) und des Ventilkörperelements 22 (zweiter Körper) geschraubt wird. Die Haltemutter 25 erzeugt eine axiale Kraft, durch die das Antriebskörperelement 21 (erster Körper) gegen das Ventilkörperelement 22 (zweiter Körper) vorgespannt wird.
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Wie in den 3 bis 6 gezeigt, weist der Körper 20 zwei Schlaglöcher N1, N2 auf. Ein Schlagstift 90 ist in jedes der Schlaglöcher N1 bzw. N2 eingesetzt. Jedes der Schlaglöcher N1, N2 ist so ausgebildet, dass es sich in dem Antriebskörperelement 21, dem Ventilkörperelement 22 und dem Öffnungselement 23 erstreckt. Indem der Schlagstift 90 in jedes der Schlaglöcher N1, N2 eingesetzt wird, wird beschränkt, dass das Antriebskörperelement 21, das Ventilkörperelement 22 und das Öffnungselement 23 relativ um die Achse herum gedreht werden. Somit wird beschränkt, dass Verbindungsöffnungen eines Hochdruckkanals 31, der in dem Antriebskörperelement 21, dem Ventilkörperelement 22 und dem Öffnungselement 23 ausgebildet ist, aufgrund der relativen Drehung verschoben werden.
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In der folgenden Beschreibung wird ein Abschnitt der in dem Antriebskörperelement 21 ausgebildeten Schlaglöcher N1, N2 als ein erstes Schlagloch 21d bezeichnet. Ein Abschnitt der Schlaglöcher N1, N2, die in dem Ventilkörperelement 22 ausgebildet sind, wird als zweites Schlagloch 21d bezeichnet. Ein Abschnitt der Schlaglöcher N1, N2, die in dem Öffnungselement 23 ausgebildet sind, wird als drittes Schlagloch 21d bezeichnet. Das erste Schlagloch 21d, das zweite Schlagloch 22d und das dritte Schlagloch 23d weisen den gleichen Durchmesser auf.
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Das zweite Schlagloch 22d durchdringt das Ventilkörperelement 22 in seiner axialen Richtung. Das erste Schlagloch 21d erstreckt sich von einer unteren Endfläche des Antriebskörperelements 21 um eine vorbestimmte Länge. Eine Wandfläche, die das erste Schlagloch 21a definiert, weist eine Endfläche 21e auf, die einer oberen Endfläche des Schlagstifts 90 gegenüberliegt. Das dritte Schlagloch 23d erstreckt sich von einer oberen Endfläche des Öffnungselements 23 um eine vorbestimmte Länge. Eine Wandfläche, die das dritte Schlagloch 23d definiert, weist eine Endfläche 23e auf, die einer unteren Endfläche des Schlagstifts 90 gegenüberliegt. Die axialen Längen des ersten Schlaglochs 21d und des dritten Schlaglochs 23d sind kürzer als die des zweiten Schlaglochs 22d, wie in 3 gezeigt ist.
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Jedes der zwei Schlaglöcher N1, N2 erstreckt sich gerade parallel zur axialen Richtung des Körpers 20 und weist eine kreisförmige Querschnittsform auf. Zwei Schlaglöcher N1, N2 sind symmetrisch in Bezug auf eine Ebene angeordnet, die eine zentrale Achse eines Piezostellglieds 41 und einen Haupthochdruckkanal 31m umfasst. Die Schlaglöcher N1, N2 befinden sich, aus der axialen Richtung gesehen, zwischen der Mittelachse des Piezostellglieds 41 und der Mittelachse des Haupthochdruckkanals 31m. Die Schlaglöcher N1, N2 weisen die gleiche axiale Länge auf.
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Der Schlagstift 90 weist eine zylindrische Form auf, die sich in axialer Richtung erstreckt. Der Schlagstift 90 besteht aus dem gleichen metallischen Material wie der Körper 20. Wie in 8 gezeigt, ist ein Außendurchmesser des Schlagstifts 90 kleiner als ein Innendurchmesser jedes Schlaglochs N1, N2, und der Schlagstift ist lose in jedes Schlagloch N1, N2 eingesetzt. Eine axiale Länge des Schlagstifts 90 ist kürzer als eine axiale Länge jedes Schlaglochs N1, N2.
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Der Körper 20 weist die Einspritzöffnung 38 auf. Die Einspritzöffnung 38 ist an einem Spitzenende des Körpers 20 ausgebildet, der in das Kopfelement 2a eingesetzt wird. Die Einspritzöffnung 38 ist der Verbrennungskammer 2b ausgesetzt, so dass der Hochdruckkraftstoff in die Verbrennungskammer 2b eingespritzt wird. Wenn der Hochdruckkraftstoff die Einspritzöffnung 38 passiert, wird der Hochdruckkraftstoff zerstäubt, um leicht mit Luft gemischt zu werden.
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Der Körper 20 definiert den Hochdruckkanal 31, einen Zufuhrverbindungskanal 32, einen Einströmverbindungskanal 33, einen Steuerverbindungskanal 70, eine Steuerkammer 35 und eine Ventilkammer 36.
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Der Hochdruckkanal 31 ist in dem Antriebskörperelement 21, dem Ventilkörperelement 22 und dem Öffnungselement 23 ausgebildet. Der Hochdruckkanal 31 ist mit der Hochdruckkraftstoffleitung 3b verbunden. Der Hochdruckkanal 31 ist ein Kanal zum Einführen des von der Common Rail 3 zugeführten Hochdruckkraftstoffs durch die Hochdruckleitung 3b in Richtung der Einspritzöffnung 38.
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Der Hochdruckkanal 31, der in dem Düsenkörperelement 24 ausgebildet ist, wirkt als Hochdruckkammer 31a. Die Hochdruckkammer 31a nimmt die Düsennadel 50 und einen Nadelzylinder 26 auf. Ein Abschnitt der Hochdruckkanäle 31, die in dem Antriebskörperelement 21 ausgebildet sind, wird als Haupthochdruckkanal 31m bezeichnet.
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Der Zufuhrverbindungskanal 32 ist ein Kraftstoffkanal, der in dem Öffnungselement 23 ausgebildet ist. Der Zufuhrverbindungskanal 32 verbindet strömungstechnisch die Hochdruckkammer 31a und die Ventilkammer 36. Der Zufuhrverbindungskanal 32 weist eine Nebenöffnung 32a auf. Die Nebenöffnung 32a begrenzt eine Strömungsrate des Kraftstoffs, der von der Hochdruckkammer 31a zur Ventilkammer 36 strömt.
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Der Einströmverbindungskanal 33 ist ein Kraftstoffkanal, der in dem Öffnungselement 23 ausgebildet ist. Der Einströmverbindungskanal 33 ist von dem Hochdruckkanal 31 abgezweigt und verbindet den Hochdruckkanal 31 und die Steuerkammer 35 strömungstechnisch. Der Einströmverbindungskanal 33 weist eine Hauptöffnung 33a auf. Die Hauptöffnung 33a begrenzt die Strömungsrate des Kraftstoffs, der aus dem Hochdruckkraftstoffkanal 31 in die Steuerkammer 35 strömt.
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Der Niederdruckkanal 80 ist in dem Antriebskörperelement 21 und dem Ventilkörperelement 22 ausgebildet. Der Niederdruckkanal 80 ist mit der Rückführleitung 8b verbunden, um den Niederdruckkraftstoff (Überschusskraftstoff) in die Rückführleitung 8b zurückzuführen. Ein Abschnitt des Niederdruckkanals 80, der in dem Antriebskörperelement 21 ausgebildet ist, wirkt als Niederdruckkammer 80a. Ein Abschnitt des Niederdruckkanals 80, der in dem Ventilkörperelement 22 ausgebildet ist, wirkt als ein Auslasskanal 80b.
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Die Niederdruckkammer 80a steht mit der Ventilkammer 36 durch ein Stiftaufnahmeloch 22a in Verbindung. Der Kraftstoff in der Steuerkammer 35 und der Ventilkammer 36 strömt in die Niederdruckkammer 80a. Das Stiftaufnahmeloch 22a ist in einer zylindrischen Lochform in dem Ventilkörperelement 22 in einer Anordnung ausgebildet, die im Wesentlichen koaxial mit der Ventilkammer 36 ist. Ein Abschnitt der Niederdruckkanäle 80, die in dem Antriebskörperelement 21 ausgebildet sind, wird als Hauptniederdruckkanal 80m bezeichnet.
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Der Auslasskanal 80b weist eine Nebenauslassöffnung 80c auf. Die Nebenauslassöffnung 80c ist mit dem Stiftaufnahmeloch 22a verbunden. Die Nebenauslassöffnung 80c begrenzt die Strömungsrate des Kraftstoffs, der aus der Ventilkammer 36 in die Niederdruckkammer 80a strömt.
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Der Steuerverbindungskanal 70 ist ein Kraftstoffkanal, der einen Hauptverbindungsabschnitt 71 in dem Öffnungselement 23 aufweist. Wenn die Steuerplatte 73 mit dem Öffnungselement 23 in Kontakt gebracht wird, ist ein Verbindungskommunikationsabschnitt 72 mit dem Hauptverbindungsabschnitt 71 verbunden. Der Verbindungskommunikationsabschnitt 72 weist eine Hauptausgangsöffnung 70a auf. Der Steuerverbindungskanal 70 verbindet strömungstechnisch die Steuerkammer 35 und die Ventilkammer 36. Der Kraftstoff in der Ventilkammer 36 strömt in die Steuerkammer 35 und der Kraftstoff in der Steuerkammer 35 strömt in die Ventilkammer 36. Wenn der Kraftstoff von der Ventilkammer 36 in die Steuerkammer 35 strömt, ist der Verbindungskommunikationsabschnitt 72 strömungstechnisch vom Hauptverbindungsabschnitt 71 getrennt. Wenn der Kraftstoff aus der Steuerkammer 35 in die Ventilkammer 36 ausströmt, wird der Verbindungskommunikationsabschnitt 72 strömungstechnisch mit dem Hauptverbindungsabschnitt 71 verbunden. Infolgedessen begrenzt die Hauptauslassöffnung 70a in dem Steuerverbindungskanal 70 die Strömungsrate des Kraftstoffs, der von der Steuerkammer 35 zur Ventilkammer 36 strömt.
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Die Steuerkammer 35 ist ein säulenartiger Raum, der durch das Öffnungselement 23, den Nadelzylinder 26 und die Düsennadel 50 definiert wird. Die Steuerkammer 35 befindet sich auf einer gegenüberliegenden Seite der Einspritzöffnung 38 gegenüber der Düsennadel 50. Die Steuerkammer 35 nimmt die Steuerplatte 73 und die Schraubenfeder 78 auf. Der Kraftstoff wird der Steuerkammer 35 durch zwei Strömungspfade zugeführt. Einer der zwei Strömungswege ist der Einströmverbindungskanal 33. Der andere der zwei Strömungswege ist der Zufuhrverbindungskanal 32, die Ventilkammer 36 und der Steuerverbindungskanal 70. Die Steuerkammer 35 ist mit dem durch die Strömungswege strömenden Kraftstoff gefüllt.
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Die Ventilkammer 36 ist ein säulenartiger Raum, der durch das Ventilkörperelement 22 und das Öffnungselement 23 definiert ist. Die Ventilkammer 36 ist zwischen der Steuerkammer 35 und der Niederdruckkammer 80a vorgesehen. Die Ventilkammer 36 nimmt den Steuerventilkörper 60 und eine Schraubenfeder 68 auf. Die Ventilkammer 36 ist mit einem Kraftstoff gefüllt, der von der Hochdruckkammer 31a durch den Zufuhrverbindungskanal 32 zugeführt wird.
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Die Düsennadel 50 ist in einer zylindrischen Form mit einem metallischen Material ausgebildet. Ein Spitzenende der Düsennadel 50 ist konisch geformt. Die Düsennadel 50 ist in der Hochdruckkammer 31a untergebracht und nimmt eine Kraft in einer Richtung zum Öffnen der Einspritzöffnung 38 aus dem Hochdruckkraftstoff in der Hochdruckkammer 31a („Ventilöffnungsrichtung“) auf. In der Düsennadel 50 ist eine Nadeldruckaufnahmefläche 51 ausgebildet.
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Die Nadeldruckaufnahmefläche 51 ist an einer axialen Endfläche der Düsennadel 50 ausgebildet, die der Steuerkammer 35 zugewandt ist. Die Nadeldruckaufnahmefläche 51 nimmt eine Kraft in einer Richtung auf, um das Einspritzloch 38 („Ventilschließrichtung“) zu schließen. Außerdem ist die Düsennadel 50 durch eine Nadelfeder 53, die in einer zylindrischen Spiralform ausgebildet ist, in einer Ventilschließrichtung vorgespannt.
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Wenn der Kraftstoffdruck in der Steuerkammer 35 verringert wird, wird die Düsennadel 50 durch den Kraftstoff in der Hochdruckkammer 31a nach oben gedrückt, um sich in die Ventilöffnungsrichtung zu bewegen. Infolgedessen wird der Hochdruckkraftstoff in der Hochdruckkammer 31a durch die Einspritzöffnung 38 in Richtung der Verbrennungskammer 2b eingespritzt. Wenn unterdessen der Kraftstoffdruck in der Steuerkammer 35 erhöht wird, wird die Düsennadel 50 nach unten in der Ventilschließrichtung gedrückt. Dadurch wird die Kraftstoffeinspritzung beendet. Auf diese Weise wird die Düsennadel 50 aufgrund einer Kraftstoffdruckänderung in der Steuerkammer 35 relativ zu dem Körper 20 entlang ihrer axialen Richtung verschoben, wodurch das Einspritzloch 38 geöffnet und geschlossen wird.
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Eine Antriebseinheit 40 treibt den Steuerventilkörper 60 durch seine Expansion und Kontraktion an. Die Antriebseinheit 40 weist das Piezostellglied 41, einen Antriebsübertragungsstift 42, einen Kolben 43 mit großem Durchmesser und einen Kolben 44 mit kleinem Durchmesser auf. Das Piezostellglied 41 weist ein piezoelektrisches Elementlaminat auf. Das piezoelektrische Elementlaminat ist ein Laminat aus PZT (PbZrTiO3) und einer dünnen Elektrodenschicht. Eine von der Steuervorrichtung 9 ausgegebene Antriebsspannung wird in das Piezostellglied 41 eingegeben. Das Piezostellglied 41 dehnt sich aus, wenn die Antriebsspannung daran angelegt wird.
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Der Antriebsübertragungsstift 42 dient zum Übertragen einer Ausdehnung des Piezostellglieds 41 auf den Steuerventilkörper 60. Der Antriebsübertragungsstift 42 ist in dem Stiftaufnahmeloch 22a untergebracht. Ein distales Ende des Antriebsübertragungsstifts 42 liegt an einer oberen Fläche des Steuerventilkörpers 60 an. Ein ringförmiger Spalt zwischen einer Außenfläche des Antriebsübertragungsstifts 42 und einer Innenfläche des Stiftaufnahmelochs 22a wirkt als Kraftstoffkanal, durch den der Kraftstoff aus der Ventilkammer 36 abfließt.
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Der Kolben 43 mit großem Durchmesser ist mit dem Piezostellglied 41 verbunden. Eine öldichte Kammer 45 ist zwischen dem Kolben 43 mit großem Durchmesser und dem Kolben 44 mit kleinem Durchmesser gebildet. Die öldichte Kammer 45 ist mit Kraftstoff gefüllt. Wenn sich das Piezostellglied 41 ausdehnt und der Kolben 43 mit großem Durchmesser in eine Richtung verschoben wird, um die öldichte Kammer 45 zu komprimieren, wird der Kolben 44 mit kleinem Durchmesser durch den Kraftstoff in der öldichten Kammer 45 verschoben. Der druckaufnehmende Bereich des Kolbens 44 mit kleinem Durchmesser ist kleiner als derjenige des Kolbens 43 mit großem Durchmesser. Ein Verschiebungsbetrag des Kolbens 43 mit großem Durchmesser wird vergrößert und auf den Kolben 44 mit kleinem Durchmesser übertragen. Der Kolben 44 mit kleinem Durchmesser wird in einem größeren Ausmaß verschoben als der Kolben 43 mit großem Durchmesser. Der Kolben 44 mit kleinem Durchmesser ist mit dem Antriebsübertragungsstift 42 verbunden.
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Die Antriebseinheit 40 verschiebt den Antriebsübertragungsstift 42, um in die Ventilkammer 36 vorzustehen, wenn sich das Piezostellglied 41 ausdehnt. Wenn sich das Piezostellglied 41 zusammenzieht, zieht die Antriebseinheit 40 den Antriebsübertragungsstift 42 zu dem Stiftaufnahmeloch 22a zurück.
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Der Steuerventilkörper 60 ist insgesamt säulenförmig ausgebildet. Der Steuerventilkörper 60 ist in der Ventilkammer 36 so untergebracht, dass er koaxial zu der Ventilkammer 36 angeordnet ist. Der Steuerventilkörper 60 ist durch die Schraubenfeder 68 in Richtung auf die untere Endfläche des Antriebsübertragungsstifts 42 vorgespannt Der Steuerventilkörper 60 ist in der Ventilkammer 36 entlang seiner axialen Richtung verschiebbar.
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Der Steuerventilkörper 60 weist eine obere Fläche 61 und eine untere Fläche 62 auf. Wenn sich das Piezostellglied 41 zusammenzieht, wird die obere Fläche 61 gegen die obere Sitzfläche 27 gedrückt. Wenn sich das Piezostellglied 41 ausdehnt, wird die untere Fläche 62 gegen die untere Sitzfläche 28 gedrückt.
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Der Steuerventilkörper 60 funktioniert als Dreiwegeventil, das eine Verbindung zwischen der Ventilkammer 36, der Hochdruckkammer 31a und der Niederdruckkammer 80a umschaltet. Insbesondere wenn der Steuerventilkörper 60 durch Aufsetzen der oberen Fläche 61 auf der oberen Sitzfläche 27 geschlossen wird, wird die Niederdruckkammer 80a von der Ventilkammer 36 strömungstechnisch getrennt. Wenn unterdessen der Steuerventilkörper 60 durch Trennen der oberen Fläche 61 von der oberen Blattfläche 27 geöffnet wird, wird die Niederdruckkammer 80a strömungstechnisch mit der Ventilkammer 36 verbunden. Die untere Fläche 62 steht mit der unteren Sitzfläche 28 in Kontakt.
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Die Steuerplatte 73 ist insgesamt in einer flachen Scheibenform ausgebildet. Die Steuerplatte 73 ist in der Ventilkammer 36 so untergebracht, dass sie koaxial mit der Steuerkammer 35 und dem Nadelzylinder 26 angeordnet ist. Die Steuerplatte 73 ist in der Steuerkammer 35 entlang ihrer axialen Richtung verschiebbar. Die Steuerplatte 73 wird durch die Schraubenfeder 78 gegen die untere Endfläche des Öffnungselements 23 gedrückt.
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Bezugnehmend auf die 2 und 3 wird ein Betrieb des Kraftstoffinjektors 10 beschrieben.
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Wenn das Piezostellglied 41 nicht erregt wird, sitzen der Steuerventilkörper 60 und die Steuerplatte 73 auf der oberen Sitzfläche 27 bzw. dem Öffnungselement 23. Der Kraftstoffdruck in der Steuerkammer 35 ist im Wesentlichen derselbe wie der Kraftstoffdruck in dem Hochdruckkanal 31. Die Düsennadel 50 schließt die Einspritzöffnung 38.
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Wenn das Piezostellglied 41 erregt wird, bewegt sich die obere Fläche 61 des Steuerventilkörpers 60 von der oberen Sitzfläche 27 weg und die untere Fläche 62 sitzt auf der unteren Sitzfläche 28. Die Hochdruckkammer 31a und die Ventilkammer 36 werden durch den Steuerventilkörper 60 strömungstechnisch voneinander getrennt. Außerdem wird die Verbindung zwischen dem Hochdruckkanal 31 und der Steuerkammer 35 durch den Einströmverbindungskanal 33 auch durch die Steuerplatte 73, die auf dem Öffnungselement 23 sitzt, blockiert. Dadurch weist der Kraftstoffinjektor 10 eine statische Leckage freie Struktur zum Begrenzen einer Ausströmung von Hochdruckkraftstoff auf.
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Die Niederdruckkammer 80a und die Ventilkammer 36 sind strömungstechnisch miteinander verbunden. Der Kraftstoff in der Steuerkammer 35 strömt durch den Steuerverbindungskanal 70, die Ventilkammer und das Stiftaufnahmeloch 22a. Dann wird der Kraftstoff in die Niederdruckkammer 80a abgegeben. Infolgedessen wird der Kraftstoffdruck in der Steuerkammer 35 verringert und die Düsennadel 50 bewegt sich in die Ventilöffnungsrichtung. Die Kraftstoffeinspritzung wird gestartet.
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Wenn die Erregung des Piezostellglieds 41 abgeschaltet wird, bewegt sich die untere Fläche 62 von der unteren Sitzfläche 28 weg und die obere Fläche 61 sitzt auf der oberen Sitzfläche 27. Die Niederdruckkammer 80a und die Ventilkammer 36 sind durch den Strömungsventilkörper 60 strömungstechnisch voneinander getrennt. Die Hochdruckkammer 31a und die Ventilkammer 36 sind durch den Zufuhrverbindungskanal 32 strömungstechnisch miteinander verbunden. Der Hochdruckkraftstoff strömt durch den Zufuhrverbindungskanal 32 in die Ventilkammer 36 und die Steuerkammer 35, den Steuerungsverbindungskanal 70 und den Einströmverbindungskanal 33. Infolgedessen bewegt sich die Düsennadel 50 in die Ventilschließrichtung, und die Kraftstoffeinspritzung wird beendet.
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Bezugnehmend auf die 2 bis 6 und 8 wird ein Strömungsweg des Niederdruckkraftstoffs (Überschusskraftstoff) beschrieben.
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Wie in 4 gezeigt, sind ein Einsatzloch 40d, der Hochdruckkanal 31 und zwei Schlaglöcher N1, N2 an einer unteren Endfläche des Antriebskörperelements 21 geöffnet. Ferner sind eine Hochdruckdichtungsfläche S1, eine Niederdruckdichtungsfläche S2 und die Kanalnuten M1, M2 an der unteren Endfläche des Antriebskörperelements 21 ausgebildet. Die Antriebseinheit 40 wird in das Einsatzloch 40d eingesetzt. Das Einsatzloch 40d steht mit dem Hauptniederdruckkanal 80m in Verbindung. Infolgedessen strömt der aus der öldichten Kammer 45 ausgetretene Niederdruckkraftstoff durch einen Spalt zwischen der Innenumfangsfläche des Einsatzlochs 40d und der Außenumfangsfläche der Antriebseinheit 40 in den Niederdruckkanal 80.
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Die Hochdruckdichtungsfläche S1 ist in einer ringförmigen Form ausgebildet, die die Öffnung des Hochdruckkanals 31 umgibt, und befindet sich in engem Kontakt mit der oberen Endfläche des Ventilkörperelements 22, um ein Austreten von Kraftstoff aus dem Hochdruckkanal 31 zu unterdrücken. Die Kanalnuten M1, M2 sind in einer Form ausgebildet, die die Hochdruckdichtungsfläche S1 umgibt, und stehen mit dem Einsatzloch 40d in Verbindung. Infolgedessen wird der aus der Hochdruckdichtungsfläche S1 ausgetretene Niederdruckkraftstoff durch die Kanalnuten M1, M2 zurückgewonnen und strömt durch einen Spalt zwischen der Innenumfangsfläche des Einsatzlochs 40d in den Niederdruckkanal 80 und die Außenumfangsfläche der Antriebseinheit 40.
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Die Niederdruckdichtungsfläche S2 ist in einer Form ausgebildet, die die Kanalnuten M1, M2 umgibt, und steht in engem Kontakt mit der oberen Endfläche des Ventilkörperelements 22, um ein Austreten von Kraftstoff aus den Kanalnuten M1, M2 zu unterdrücken. Der Hauptniederdruckkanal 80m ist an der Endfläche 21e geöffnet. Das Schlagloch N1 steht also mit dem Hauptniederdruckkanal 80m in Verbindung. Das Schlagloch N1 und der Hauptniederdruckkanal 80m sind koaxial angeordnet. Ein Innendurchmesser des Hauptniederdruckkanals 80m ist kleiner als ein Außendurchmesser des Schlaglochs N1.
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Wie in 5 gezeigt, sind ein Hochdruckkanal 31, zwei Schlaglöcher N1, N2, das Stiftaufnahmeloch 22a und ein Auslasskanal 80b an der oberen Endfläche des Ventilkörperelements 22 geöffnet. Ferner ist eine Hochdruckdichtungsfläche S3, eine Niederdruckdichtungsfläche S4 und Kanalnuten M3, M4 an der oberen Endfläche des Ventilkörperelements 22 ausgebildet.
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Die Hochdruckdichtungsfläche S3 ist in einer ringförmigen Form ausgebildet, die die Öffnung des Hochdruckkanals 31 umgibt, und befindet sich in engem Kontakt mit der unteren Endfläche des Antriebskörperelements 21, um ein Austreten von Kraftstoff aus dem Hochdruckkanal 31 zu unterdrücken Die Kanalnuten M3, M2 sind in einer Form ausgebildet, die die Hochdruckdichtungsfläche S3 umgibt, und stehen mit dem Schlagloch N1 in Verbindung. Der aus der Hochdruckdichtungsfläche S3 ausgetretene Niederdruckkraftstoff wird durch die Kanalnuten M3, M4 zurückgewonnen und strömt durch das Schlagloch N1 in den Niederdruckkanal 80.
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Der Auslasskanal 80b und das Stiftaufnahmeloch 22a stehen mit den Kanalnuten M3, M4 in Verbindung. Der Überschusskraftstoff, der aus der Ventilkammer 36 abgegeben wird, strömt durch den Auslasskanal 80b und das Stiftaufnahmeloch 22a in die Kanalnuten M3, M4 und strömt dann durch das Schlagloch N1 in den Niederdruckkanal 80.
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Die Niederdruckdichtungsfläche S4 ist in einer Form ausgebildet, die die Kanalnuten M3, M4 umgibt, und steht in engem Kontakt mit der unteren Endfläche des Antriebskörperelements 21, um ein Austreten von Kraftstoff aus den Kanalnuten M3, M4 zu verhindern.
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Wie in 6 gezeigt, sind der Hochdruckkanal 31, zwei Schlaglöcher N1, N2, der Hauptverbindungsabschnitt 71 des Steuerverbindungskanals 70, der Zufuhrverbindungskanal 32 und der Einströmverbindungskanal 33 an der oberen Endfläche des Öffnungselements 23 geöffnet. Ferner sind eine Hochdruckdichtungsfläche S5, eine Niederdruckdichtungsfläche S6, eine Kanalnut M5 und Verbindungsnuten M6, M7 an der oberen Endfläche des Öffnungselements 23 ausgebildet.
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Die Verbindungsnut M6 verbindet strömungstechnisch eine Öffnung des Versorgungsverbindungskanals 32 und eine Öffnung des Steuerverbindungskanals 70. Eine Bodenfläche der Verbindungsnut M6 wirkt als Ventilsitz, auf dem der Steuerventilkörper 60 sitzen kann. Das Steuerventil 60 steuert eine Verbindung zwischen dem Zufuhrverbindungskanal 32 und dem Steuerverbindungskanal 70. Die Verbindungsnut M7 verbindet strömungstechnisch eine Öffnung des Hochdruckkanals 31 und eine Öffnung des Einströmverbindungskanals 33.
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Die Hochdruckdichtungsfläche S5 ist in einer Form ausgebildet, die die Öffnungen des Hochdruckkanals 31, des Steuerverbindungskanals 70, des Versorgungsverbindungskanals 32 und des Einströmverbindungskanals 33 umgibt. Die Hochdruckdichtungsfläche S5 ist in einem engen Kontakt mit einer unteren Endfläche des Ventilkörperelements 22, um ein Austreten von Kraftstoff aus dem Hochdruckkanal 31 zu unterdrücken. Die Kanalnut M5 ist in einer Form ausgebildet, die die Hochdruckdichtungsfläche S5 umgibt, und steht mit dem Schlagloch N1 in Verbindung. Der aus der Hochdruckdichtungsfläche S5 ausgetretene Niederdruckkraftstoff wird durch die Kanalnut M5 zurückgewonnen und strömt durch das Schlagloch N1 in den Niederdruckkanal 80.
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Die Niederdruckdichtungsfläche S6 ist in einer ringförmigen Form ausgebildet, die die Kanalnut M5 umgibt, und steht in engem Kontakt mit der unteren Endfläche des Ventilkörperelements 22, um ein Austreten von Kraftstoff aus der Kanalnut M5 zur Außenseite des Körpers zu unterdrücken. Ein Nebenniederdruckkanal 80n ist an der Endfläche 23e geöffnet. Das Schlagloch N1 steht also mit dem Nebenniederdruckkanal 80n in Verbindung. Der Nebenniederdruckkanal 80n entspricht dem Niederdruckkanal 80, der in dem Öffnungselement 23 ausgebildet ist.
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Der Nebenniederdruckkanal 80n steht mit einer Kanalnut M8 in Verbindung, die zwischen dem Öffnungselement 23 und dem Düsenkörperelement 24 angeordnet ist. Der aus der Steuerkammer 35 und dem Hochdruckkanal 31 ausgetretene Niederdruckkraftstoff wird durch die Kanalnut M8 zurückgewonnen und strömt durch den Nebenniederdruckkanal 80n in das Schlagloch N1. Dann strömt der Niederdruckkraftstoff in den Hauptniederdruckkanal 80m.
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Wie vorstehend beschrieben, fungiert das Schlagloch N1 als Teil des Niederdruckkanals 80, da das Schlagloch N1 mit dem Niederdruckkanal in Verbindung steht. Mit anderen Worten, ein Teil des Niederdruckkanals 80 wirkt als Schlagloch N1. Ein Abschnitt des Schlaglochs N1, der mit den Kanalnuten M3, M4, M5, M8 und dem Nebenniederdruckkanal 80n in Verbindung steht, ist ein Einlass, durch den der Niederdruckkraftstoff in das Schlagloch N1 strömt. Ein Abschnitt des Schlaglochs N1, der mit dem Hauptniederdruckkanal 80m in Verbindung steht, ist ein Auslass durch den Niederdruckkraftstoffstrom, der aus dem Schlagloch N1 ausströmt. Das Schlagloch N1 weist also einen Einlass und einen Auslass des Niederdruckkraftstoffs auf.
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Das Antriebskörperelement 21 entspricht einem ersten Körper. Das Ventilkörperelement 22 entspricht einem zweiten Körper. Das Öffnungselement 23 entspricht einem dritten Körper. Ein Abschnitt des Hochdruckkanals 31, der in dem Antriebskörperelement 21 ausgebildet ist, entspricht einem ersten Hochdruckkanal. Ein Abschnitt des Hochdruckkanals 31, der in dem Ventilkörperelement 22 ausgebildet ist, entspricht einem zweiten Hochdruckkanal. Ein Abschnitt des Hochdruckkanals 31, der in dem Öffnungselement 23 ausgebildet ist, entspricht einem dritten Hochdruckkanal. Der erste Hochdruckkanal ist der Haupthochdruckkanal 31m. Der zweite Hochdruckkanal ist ein Verbindungshochdruckkanal 31p, der in 2 gezeigt ist. Der dritte Hochdruckkanal ist ein Verbindungshochdruckkanal 31p, der in 3 gezeigt ist. Ein Abschnitt des Niederdruckkanals 80, der in dem Antriebskörperelement 21 ausgebildet ist, entspricht einem ersten Niederdruckkanal. Ein Abschnitt des Niederdruckkanals 80, der in dem Ventilkörperelement 22 ausgebildet ist, entspricht einem zweiten Niederdruckkanal. Ein Abschnitt des Niederdruckkanals 80, der in dem Öffnungselement 23 ausgebildet ist, entspricht einem dritten Hochdruckkanal. Der erste Niederdruckkanal umfasst den Hauptniederdruckkanal 80m und das erste Schlagloch 21d. Der zweite Niederdruckkanal umfasst das zweite Schlagloch 22d. Der dritte Niederdruckkanal umfasst das dritte Schlagloch 23d.
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Der Hochdruckkanal 31 und der Niederdruckkanal 80 werden in dem Antriebskörperelement 21, dem Ventilkörperelement 22 und dem Öffnungselement 23 durch einen Bohrprozess oder einen elektrischen Entladungsprozess ausgebildet.
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Nach der vorstehend beschriebenen Konfiguration können folgende Vorteile erzielt werden.
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Nach der vorliegenden Ausführungsform weist der Kraftstoffinjektor 10 das Antriebskörperelement 21 (erster Körper), ein Ventilkörperelement 22 (zweiter Körper) und einen Schlagstift 90 auf. Das Antriebskörperelement 21 weist das Schlagloch 21d, das als der erste Niederdruckkanal dient. Das Antriebskörperelement 21 weist den Haupthochdruckkanal 31m (erster Hochdruckkanal) auf, der ein Teil des Hochdruckkanals 31 ist. Das Ventilkörperelement 22 weist das Schlagloch 22d auf, das als zweiter Niederdruckkanal dient, der mit dem ersten Niederdruckkanal in Verbindung steht. Das Ventilkörperelement 22 weist den Verbindungshochdruckkanal 31s (zweiter Hochdruckkanal) auf, der mit dem ersten Hochdruckkanal in Verbindung steht. Der Schlagstift 90 ist in jedes der Schlaglöcher 21d, 22d eingesetzt, um eine Relativbewegung zwischen dem Antriebskörperelement 21 und dem Ventilkörperelement 22 zu begrenzen.
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Da der Schlagstift 90 in den ersten Niederdruckkanal und den zweiten Niederdruckkanal eingeführt wird, fungiert der Niederdruckkanal 80 als die Schlaglöcher 21d, 22d (N1), so dass die Anzahl der Schlaglöcher N1 reduziert sein kann. Somit kann in dem Antriebskörperelement 21 ein Abschnitt um den Haupthochdruckkanal 31m herum verdickt werden. In dem Ventilkörperelement 22 kann ein Abschnitt um den Verbindungshochdruckkanal 31a herum verdickt werden.
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7 zeigt ein Vergleichsbeispiel eines Kraftstoffinjektors 10x. In dem Kraftstoffinjektor 10x stehen zwei Schlaglöcher N1, N2 nicht mit dem Niederdruckkanal 80 in Verbindung. Das Einsatzloch 40d, der Hochdruckkanal 31, zwei Schlaglöcher N1, N2 und der Niederdruckkanal 80x sind an der unteren Endfläche des Antriebskörperelements 21x geöffnet. Somit ist es notwendig, eine Dicke um den Hochdruckkanal 31 herum sicherzustellen, so dass ein Abstand „L“ zwischen dem Hochdruckkanal 31 und dem Niederdruckkanal 80x länger als ein vorbestimmter Wert gehalten wird. Ein Layout des Hochdruckkanals 31 ist eingeschränkt.
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Nach dem Kraftstoffinjektor 10 der vorliegenden Ausführungsform kann die Anzahl der Schlaglöcher N1 reduziert werden. Somit ist das Layout des Hochdruckkanals 31 nicht eingeschränkt.
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Ferner umfasst der Kraftstoffinjektor 10 nach der vorliegenden Ausführungsform das Öffnungselement 23 (dritter Körper). Das Öffnungselement 23 weist das Schlagloch 23d auf, das als der dritte Niederdruckkanal dient, der mit dem zweiten Niederdruckkanal in Verbindung steht. Das Öffnungselement 23 weist den Verbindungshochdruckkanal 31p (dritter Hochdruckkanal) auf, der mit dem zweiten Hochdruckkanal in Verbindung steht. Der Schlagstift 90 ist in die Schlaglöcher 21d, 22d, 23d eingesetzt, um eine Relativbewegung zwischen dem Antriebskörperelement 21, dem Ventilkörperelement 22 und dem Öffnungselement 23 zu begrenzen. In dem Öffnungselement 23 kann ein Abschnitt um den Verbindungshochdruckkanal 31p herum verdickt werden.
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Nach der vorliegenden Ausführungsform umfasst der Niederdruckkanal 80 den Hauptniederdruckkanal 80m, der mit dem ersten Schlagloch 21d in Verbindung steht. Der Hauptniederdruckkanal 80m wird koaxial mit dem ersten Schlagloch 21d ausgebildet. Das erste Schlagloch 21d und der Hauptniederdruckkanal 80m können auf derselben Achse ausgebildet sein. Somit kann die Bearbeitbarkeit mehr als in einem Fall verbessert werden, in dem der Hauptniederdruckkanal 80m und das erste Schlagloch 21d nicht koaxial ausgebildet werden.
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Ein Innendurchmesser des Hauptniederdruckkanals 80m ist kleiner als ein Innendurchmesser des ersten Schlaglochs 21d. Eine Endfläche des Schlagstifts 90 liegt an der Endfläche 21e des ersten Schlaglochs 21d an. Es wird vermieden, dass der Schlagstift 90 in den Hauptniederdruckkanal 80m eintritt und aus dem ersten Schlagloch 21d herauskommt.
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(Zweite Ausführungsform)
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Nach einer zweiten Ausführungsform ist das Ventilkörperelement 22 mit einem Führungshalteabschnitt 22e versehen, der in 9 gezeigt ist. Der Führungsstützabschnitt 22e ist einstückig mit dem Ventilkörperelement 22 ausgebildet. Der Führungsstützabschnitt 22e befindet sich in der Kanalnut M3 und steht in axialer Richtung von der Endfläche des Ventilkörperelements 22 entlang einer Außenfläche des Vorsprungsstifts 90 vor. Eine vorstehende Länge des Führungsstützabschnitts 22e ist gleich der Tiefe der Kanalnut M3 oder kürzer als die Tiefe der Kanalnut M3. Der Führungsstützabschnitt 22e führt den Schlagstift 90 in das zweite Schlagloch 22d und stützt den Schlagstift 90 in radialer Richtung.
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Wie in 9 gezeigt, weist der Führungsstützabschnitt 22e eine bogenförmige Querschnittsform auf, und ein Spalt 22f ist zwischen einer Innenumfangsfläche der Niederdruckdichtungsfläche S4 und dem Führungsstützabschnitt 22e ausgebildet. Die Kanalnut M3 und das zweite Schlagloch 22d stehen durch den Spalt 22f miteinander in Verbindung. Der Führungsstützabschnitt 22e ist angrenzend an das Schlagloch N1 ausgebildet, das als Teil des Niederdruckkanals 80 fungiert. Ferner ist der Führungsstützabschnitt 22e neben dem Schlagloch N2 ausgebildet, das nicht als ein Teil des Niederdruckkanals 80 fungiert.
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Nach der vorliegenden Ausführungsform sind die Kanalnut M3 und der Führungsstützabschnitt 22e an der Endfläche des Ventilkörperelements 22 (zweiter Körper) ausgebildet. Die Kanalnut M3 steht mit dem zweiten Schlagloch 22d in Verbindung, das als zweiter Niederdruckkanal dient. Der Führungsstützabschnitt 22e führt den Schlagstift 90 zum zweiten Schlagloch 22d (zweiter Niederdruckkanal) und stützt den Schlagstift 90 in radialer Richtung.
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Daher verhindert der Führungsstützabschnitt 22e, dass der Schlagstift 90, der sich in der Kanalnut M3 befindet, nicht unterstützt wird. Eine auf den Schlagstift 90 ausgeübte Biegespannung wird durch den Führungsstützabschnitt 22e gemildert, und die für den Schlagstift 90 erforderliche Biegefestigkeit kann reduziert werden.
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(Dritte Ausführungsform)
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Wie in den 10 und 11 gezeigt, umfasst das dritte Schlagloch 23d einen ähnlichen Bereich W1 und einen vergrößerten Bereich W2. Der ähnliche Bereich W1 weist eine ähnliche Form wie der Schlagstift 90 in der Querschnittsansicht (siehe 10) senkrecht zu einer Einsetzrichtung des Schlagstiftes 90 auf. In 10 ist, da die Querschnittsform des Schlagstifts 90 kreisförmig ist, die Querschnittsform des ähnlichen Bereichs W1 ebenfalls kreisförmig. Die vergrößerte Fläche W2 weist eine halbkreisförmige Form auf, die gegenüber der ähnlichen Fläche W1 vergrößert ist.
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In ähnlicher Weise weisen das erste Schlagloch 21d und das zweite Schlagloch 22d den ähnlichen Bereich W1 und den vergrößerten Bereich W2 auf. Die Querschnittsformen des ähnlichen Bereichs W1 und des vergrößerten Bereichs W2 sind in axialer Richtung konstant. Die Position des vergrößerten Bereichs W2 relativ zu dem ähnlichen Bereich W1 ist in axialer Richtung konstant.
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10 zeigt das dritte Schlagloch 23d, in das der Schlagstift 90 nicht eingesetzt ist. 11 zeigt das dritte Schlagloch 23d, in das der Schlagstift 90 eingesetzt ist. Wie in 11 gezeigt, fungiert ein Spalt zwischen einer Innenumfangsfläche des Schlaglochs 23d und einer Außenumfangsfläche des Schlagstifts 90 als Niederdruckkanal. Der vergrößerte Bereich W2 dient auch als Niederdruckkanal.
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Beim Einschrauben der Haltemutter 25 ist es wahrscheinlich, dass sich das Antriebskörperelement 21 oder das Ventilkörperelement 22 zusammen mit der Haltemutter 25 drehen können. Wenn eine solche Mitdrehung auftritt, wird der Schlagstift 90 gegen die Innenumfangsflächen der Schlaglöcher 21d, 22d, 23d in einer Richtung gedrückt, die durch einen Pfeil F1 in 11 angezeigt ist. In den Innenumfangsflächen der Schlaglöcher 21d, 22d, 23d wird der Schlagstift 90 in Bezug auf eine erste Bezugslinie L1 gegen eine Druckseite gedrückt. Die erste Bezugslinie L1 ist eine imaginäre Linie, die eine Mitte der Haltemutter 25 und eine Mitte des Schlagstifts 90 verbindet. Der vergrößerte Bereich W2 befindet sich auf der der Druckseite gegenüberliegenden Seite der Innenumfangsflächen der Schlaglöcher 21d 22d, 23d.
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Zumindest ein Teil des vergrößerten Bereichs W2 befindet sich auf einer mittleren Seite des Antriebskörperelements 21, des Ventilkörperelements 22 und des Öffnungselements 23 in Bezug auf eine zweite Bezugslinie L2, die in 11 gezeigt ist. Die zweite Referenzlinie L2 ist eine imaginäre Linie, die senkrecht zu der ersten Referenzlinie L1 ist und durch eine Mitte des Schlagstifts 90 verläuft.
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Nach der vorliegenden Ausführungsform weist das erste Schlagloch 21d, das als erster Niederdruckkanal dient, den ähnlichen Bereich W1 und den vergrößerten Bereich W2. Somit kann eine Strömungskanalfläche des Niederdruckkanals vergrößert werden, der Druckverlust des Niederdruckkraftstoffs kann reduziert werden und der Niederdruckkraftstoff kann leicht strömen. In ähnlicher Weise weisen das zweite Schlagloch 22d und das dritte Schlagloch 23d den ähnlichen Bereich W1 und den vergrößerten Bereich W2 auf, so dass Niederdruckkraftstoff leicht strömen kann.
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Nach der vorliegenden Ausführungsform befindet sich der vergrößerte Bereich W2 auf der gegenüberliegenden Seite der Druckseite. Selbst wenn zum Zeitpunkt des Einschraubens der Haltemutter 25 eine Mitdrehung auftritt, kann daher vermieden werden, dass der Schlagstift 90 den Flächendruck an einer scharfen Kante P1 der Schlaglöcher 21d, 22d, 23d aufnimmt. Die scharfe Kante P1 wird kaum beschädigt.
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Zumindest ein Teil des vergrößerten Bereichs W2 befindet sich auf einer Mittelseite des Antriebskörperelements 21, des Ventilkörperelements 22 und des Öffnungselements 23. Daher wird vermieden, dass die radial äußere Wanddicke der Schlaglöcher 21d, 22d, 23d um den vergrößerten Bereich W2 reduziert wird.
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(Vierte Ausführungsform)
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Wie in 12 gezeigt, weist der Schlagstift 90 einen ausgesparten Abschnitt 90a auf. Der ausgesparte Abschnitt 90a weist eine Form auf, die in einer Richtung weg von der Innenumfangsfläche der Schlaglöcher 21d, 22d, 23d ausgespart ist. Der ausgesparte Abschnitt 90a fungiert als Niederdruckkanal. Somit kann eine Strömungskanalfläche des Niederdruckkanals vergrößert werden, der Druckverlust des Niederdruckkraftstoffs kann reduziert werden und der Niederdruckkraftstoff kann leicht strömen. In ähnlicher Weise weisen das zweite Schlagloch 22d und das dritte Schlagloch 23d den ausgesparten Abschnitt 90a auf, so dass Niederdruckkraftstoff leicht strömen kann.
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Nach der vorliegenden Ausführungsform befindet sich der ausgesparte Abschnitt 90a auf der gegenüberliegenden Seite der Druckseite. Selbst wenn zum Zeitpunkt des Verschraubens der Haltemutter 25 eine Mitdrehung auftritt, kann daher vermieden werden, dass der Schlagstift 90 den Flächendruck an einer scharfen Kante P2 von der Innenumfangsfläche der Schlaglöcher 21d, 22d, 23d aufnimmt. Die scharfe Kante P2 wird kaum beschädigt.
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(Fünfte Ausführungsform)
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In der ersten Ausführungsform weist, wie in 8 gezeigt, jedes von dem ersten Schlagloch 21d, dem zweiten Schlagloch 22d und dem dritten Schlagloch 23d den gleichen Innendurchmesser auf. Nach einer fünften Ausführungsform ist, wie in 13 gezeigt, ein Innendurchmesser des zweiten Schlaglochs 22d kleiner als derjenige des ersten Schlaglochs 21d und des dritten Schlaglochs 23d. Ein Spalt zwischen der Innenumfangsfläche des ersten Schlaglochs 21d (erster Niederdruckkanal) und der Außenumfangsfläche des Schlagstifts 90 ist größer eingestellt als jener zwischen der Innenumfangsfläche des zweiten Schlaglochs 22d (zweiter Niederdruckkanal) und der Außenumfangsfläche des Schlagstifts 90. Das erste Schlagloch 21d ist stromabwärts des zweiten Schlaglochs 22d angeordnet.
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Der Niederdruckkanal 80 weist eine Konfiguration auf, in der der aus mehreren Punkten ausgetretene Niederdruckkraftstoff zusammenfließt, um in den Hauptniederdruckkanal 80m einzuströmen. Daher steigt die Strömungsrate des Niederdruckkanals 80 entlang seiner Strömung an. Da zum Beispiel der Niederdruckkraftstoff aus dem Auslasskanal 80b und der Kanalnut M3 in das erste Schlagloch 21 strömt, ist die Strömungsrate des Kraftstoffs in dem ersten Schlagloch 21d größer als die Strömungsrate des Kraftstoffs in dem zweiten Schlagloch 22d.
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Nach der vorliegenden Ausführungsform ist ein Innendurchmesser des ersten Schlaglochs 21d größer als der des zweiten Schlaglochs 22d, und es ist beschränkt, dass ein Druckverlust des Niederdruckkraftstoffs am stromabwärtigen Abschnitt erhöht wird. Das zweite Schlagloch 22d kann den Schlagstift 90 in seiner radialen Richtung halten.
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(Sechste Ausführungsform)
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In der ersten Ausführungsform ist der Hauptniederdruckkanal 80m koaxial mit dem ersten Schlagloch 21d ausgebildet. Der Innendurchmesser des Hauptniederdruckkanals 80m ist kleiner als der Innendurchmesser des ersten Schlaglochs 21d. Nach einer sechsten Ausführungsform weist der Hauptniederdruckkanal 80m, wie in 14 gezeigt, eine Achse auf, die parallel von einer Achse des ersten Schlaglochs 21d abweicht. Ferner ist der Hauptniederdruckkanal 80m so ausgebildet, dass er den gleichen Innendurchmesser wie das erste Schlagloch 21d aufweist.
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Da der Hauptniederdruckkanal 80m eine Achse aufweist, die von einer Achse des ersten Schlaglochs 21d abweicht, wird der Schlagstift 90 mit der Endfläche 21e des ersten Schlaglochs 21d in Kontakt gebracht. Somit kann vermieden werden, dass der Schlagstift 90 in den Hauptniederdruckkanal 80m eintritt und aus dem ersten Schlagloch 21d herauskommt.
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Der Hauptniederdruckkanal 80m ist parallel zu dem ersten Schlagloch 21d ausgebildet. Wenn also das erste Schlagloch 21d und der Hauptniederdruckkanal 80m in dem Antriebskörperelement 21 durch Laserbearbeitung oder Bohrbearbeitung gebildet werden, wird die Bearbeitbarkeit mehr als in einem Fall verbessert, in dem der Hauptniederdruckkanal 80m mit dem ersten Schlagloch 21d nicht parallel ist.
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(Siebte Ausführungsform)
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Wie in 15 gezeigt, ist der Hauptniederdruckkanal 80m derart ausgebildet, dass seine Achse eine Achse des ersten Schlaglochs 21d schneidet. Ferner ist der Hauptniederdruckkanal 80m so ausgebildet, dass er den gleichen Innendurchmesser wie das erste Schlagloch 21d aufweist.
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Der Schlagstift 90 wird mit einer Innenwandfläche des Hauptniederdruckkanals 80m in Kontakt gebracht. Somit kann vermieden werden, dass der Schlagstift 90 aus dem ersten Schlagloch 21d herauskommt.
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(Achte Ausführungsform)
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In der ersten Ausführungsform werden das Antriebskörperelement 21, das Ventilkörperelement 22 und das Öffnungselement 23 durch den Schlagstift 90 zusammengebaut. Nach einer achten Ausführungsform sind, wie in den 16 und 17 gezeigt, das Antriebskörperelement 21 und das Ventilkörperelement 22 einstückig ausgebildet. Der Kraftstoffinjektor 10A weist das Antriebskörperelement 21, das dem ersten Körper entspricht, und das Öffnungselement 23 auf, das dem zweiten Körper entspricht. Das Antriebskörperelement 21 und das Öffnungselement 23 werden durch den Schlagstift 90 zusammengebaut.
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Insbesondere weist das Antriebskörperelement 21 das Schlagloch 21d auf, das als erster Niederdruckkanal dient, und den Haupthochdruckkanal 31m (erster Hochdruckkanal), der ein Teil des Hochdruckkanals 31 ist. Das Öffnungselement 23 weist das Schlagloch 23d auf, das als zweiter Niederdruckkanal dient, der mit dem ersten Niederdruckkanal in Verbindung steht, und den Verbindungshochdruckkanal 31p (zweiten Hochdruckkanal), der mit dem ersten Hochdruckkanal in Verbindung steht. Der Schlagstift 90 wird in jedes der Schlaglöcher 21d, 23d eingesetzt, wodurch eine Relativbewegung zwischen dem Antriebskörperelement 21 und dem Öffnungselement 23 eingeschränkt wird.
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In der ersten Ausführungsform ist die Antriebseinheit 40 ein Piezostellglied. Nach der vorliegenden Ausführungsform weist die Antriebseinheit 40A eine Konfiguration auf, in der eine elektromagnetische Kraft durch Erregung einer Solenoidspule erzeugt wird.
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Der Schlagstift 90 wird in den ersten Niederdruckkanal und den zweiten Niederdruckkanal eingesetzt. Da der Niederdruckkanal 80 als Schlagloch 21d, 23d (N1) fungiert, in das der Schlagstift 90 eingesetzt wird, kann die Anzahl der Schlaglöcher N1 reduziert werden. Somit kann in dem Antriebskörperelement 21 ein Abschnitt um den Haupthochdruckkanal 31m herum verdickt werden. In dem Öffnungselement 23 kann ein Abschnitt um den Verbindungshochdruckkanal 31p herum verdickt werden. Somit kann ein Abschnitt um den Hochdruckkanal 31 herum verdickt werden, während eine Zunahme der Größe des Körpers 20A unterdrückt wird.
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(Neunte Ausführungsform)
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Wie in den 18 und 19 gezeigt, sind das Antriebskörperelement 21, das Ventilkörperelement 22 und das Öffnungselement einstückig ausgebildet. Der Kraftstoffinjektor 10B weist das Antriebskörperelement 21, das dem ersten Körper entspricht, und das Düsenkörperelement 24, das dem zweiten Körper entspricht, auf. Das Antriebskörperelement 21 und das Düsenkörperelement 24 werden durch den Schlagstift 90 zusammengebaut.
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Insbesondere weist das Antriebskörperelement 21 das Schlagloch 21d auf, das als erster Niederdruckkanal dient, und den Haupthochdruckkanal 31m (erster Hochdruckkanal), der ein Teil des Hochdruckkanals 31 ist. Das Düsenkörperelement 24 weist das Schlagloch 24d auf, das als zweiter Niederdruckkanal dient, der mit dem ersten Niederdruckkanal in Verbindung steht. Das Düsenkörperelement 24 weist den Verbindungshochdruckkanal 31u (zweiten Hochdruckkanal) auf, der mit dem ersten Hochdruckkanal in Verbindung steht. Der Schlagstift 90 ist in jedes der Schlaglöcher 21d, 24d eingesetzt, um eine Relativbewegung zwischen dem Antriebskörperelement 21 und dem Düsenkörperelement 24 zu begrenzen.
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Der Schlagstift 90 wird in den ersten Niederdruckkanal und den zweiten Niederdruckkanal eingesetzt. Da der Niederdruckkanal 80 als Schlagloch 21d, 24d (N1) fungiert, in das der Schlagstift 90 eingesetzt wird, kann die Anzahl der Schlaglöcher N1 reduziert werden. Somit kann in dem Antriebskörperelement 21 ein Abschnitt um den Haupthochdruckkanal 31m herum verdickt werden. In dem Düsenkörperelement 24 kann ein Abschnitt um den Verbindungshochdruckkanal 31u herum verdickt werden. Somit kann ein Abschnitt um den Hochdruckkanal 31 herum verdickt werden, während eine Zunahme der Größe des Körpers 20B unterdrückt wird.
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(Zehnte Ausführungsform)
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In dem Kraftstoffinjektor 10 nach der ersten Ausführungsform ist eine Einströmöffnung 21p in dem Antriebskörperelement 21 ausgebildet und mit der Hochdruckkraftstoffleitung 3b verbunden. Eine Achse der Einströmöffnung 21p ist parallel zu der Achse des Körpers 20. Wie in 20 gezeigt, weist der Kraftstoffinjektor 10C nach der vorliegenden Offenbarung eine Einströmöffnung 21p auf, deren Achse eine Achse des Körpers 20 schneidet. Insbesondere schneidet eine Mittellinie L3 eines Einlasskanalabschnitts 31f des Hochdruckkanals die Achse des Körpers 20.
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Ein Bereich, der in den 21 und 22 durch Rasterpunkte gekennzeichnet ist, zeigt einen Bereich, in dem das Schlagloch 21d, der Haupthochdruckkanal 31m und der Hauptniederdruckkanal 80m gebildet werden können. Das Schlagloch 21d, der Haupthochdruckkanal 31m und der Hauptniederdruckkanal 80m erstrecken sich parallel zur Achse des Antriebskörperelements 21. Der durch Rasterpunkte gekennzeichnete Bereich ist ein Bereich zwischen der Außenumfangsfläche des Antriebskörperelements 21 und der Innenumfangsfläche des Einsatzlochs 40d.
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Der Kraftstoffinjektor 10C ist mit einem Kraftstoffdrucksensor FS versehen, der den Druck des Hochdruckkraftstoffs erfasst. Der Kraftstoffdrucksensor FS ist an einem Montageloch 21FS des Antriebskörperelements 21 vorgesehen.
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Das Schlagloch N1 fungiert auch in der vorliegenden Ausführungsform als Niederdruckkanal. In dem durch Rasterpunkte gekennzeichneten Bereich sind das erste Schlagloch 21d und der Hauptniederdruckkanal 80m so angeordnet, dass sie einander überlappen. Wenn das Schlagloch N1 nicht als Niederdruckkanal fungiert, müssen das erste Schlagloch 21d und der Hauptniederdruckkanal 80m unabhängig ausgebildet sein. Nach der vorliegenden Offenbarung kann, da es nicht notwendig ist, den Hauptniederdruckkanal 80m unabhängig auszubilden, der Freiheitsgrad der Anordnung des Haupthochdruckkanals 31m verbessert werden. Infolgedessen kann ein Freiheitsgrad der Anordnung des Einlasskanalabschnitts 31f und ein Freiheitsgrad der Anordnung der Mittellinie L3 verbessert werden.
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(Andere Ausführungsformen)
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Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung vorstehend beschrieben wurden, soll die vorliegende Offenbarung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt sein, sondern kann auf verschiedene Ausführungsformen und Kombinationen angewendet werden, ohne vom Kern der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
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In der zweiten Ausführungsform ist der Führungsstützabschnitt 22e an dem Ventilkörperelement 22 ausgebildet, wie in 9 gezeigt ist. Der Führungsstützabschnitt 22e kann jedoch an dem Antriebskörperelement 21 ausgebildet sein. In diesem Fall entspricht das Ventilkörperelement 22 dem ersten Körper und das Antriebskörperelement 21 entspricht dem zweiten Körper. Der Führungsstützabschnitt 22e kann auch an dem Öffnungselement 23 ausgebildet sein. In diesem Fall entspricht das Öffnungselement 23 dem ersten Körper und das Ventilkörperelement 22 entspricht dem zweiten Körper.
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In den vorstehenden Ausführungsformen weist der Kraftstoffinjektor die Schlaglöcher N1, N2 und zwei Schlagstifte 90 auf. Der Kraftstoffinjektor kann jedoch ein Schlagloch und einen Schlagstift aufweisen. Außerdem fungiert in den vorstehenden Ausführungsformen eines von zwei Schlaglöchern N1, N2 als Niederdruckkanal. Beide Schlaglöcher N1, N2 können jedoch als Niederdruckkanal dienen.
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In der ersten Ausführungsform steht der Schlagstift 90 mit drei Elementen aus dem Antriebskörperelement 21, dem Ventilkörperelement 22 und dem Öffnungselement 23 in Eingriff. Der Schlagstift 90 kann jedoch mit zwei Elementen aus dem Antriebskörperelement 21 und dem Ventilkörperelement 22 oder mit zwei Elementen aus dem Ventilkörperelement 22 und dem Öffnungselement 23 in Eingriff stehen.
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In den vorstehenden Ausführungsformen wird die vorliegende Offenbarung auf den Kraftstoffinjektor 10 angewendet, der Leichtöl einspritzt. Die vorliegende Offenbarung kann jedoch auf den Kraftstoffinjektor angewendet werden, der einen anderen Kraftstoff als Leichtöl, beispielsweise Kraftstoff mit verflüssigtem Gas wie Dimethylether, einspritzt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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