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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung.
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BESCHREIBUNG
DES STANDES DER TECHNIK
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Eine
Kraftstoffeinspritzvorrichtung wird zur Zuführung von Kraftstoff in einer
internen Verbrennungskraftmaschine oder ähnlichem verwendet und ist
allgemein mit einem Ventilelement versehen, das in seiner axialen
Richtung innerhalb des Körpers
der Kraftstoffeinspritzvorrichtung bewegbar ist, und wird zum Öffnen und
Schließen
von Einspritzöffnungen betrieben
(im Folgenden als „Einspritzöffnungsventilelement" bezeichnet). Das
Einspritzöffnungsventilelement
weist einen distalen Endabschnitt auf, der zum Öffnen und Schließen von
Einspritzöffnungen vorgesehen
ist, und ein Basisabschnitt ist an einer von dem distalen Endabschnitt
gegenüberliegenden Seite
angeordnet. Während
eines Schließzustands des
Einspritzöffnungsventilelements
nimmt der Basisabschnitt Hochdruckkraftstoff von einer Steuerkammer
auf.
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Zum Öffnen und
Schließen
des Einspritzöffnungsventilelements
wird ein Stellglied verwendet, das nicht direkt das Einspritzöffnungsventilelement öffnet oder
schließt,
sondern ein Steuerventilelement, das in der Steuerkammer angeordnet
ist, öffnet und
schließt.
Wenn das Steuerventilelement von dem Stellglied zum Öffnen gedrückt wird,
fließt
Kraftstoff von der Steuerkammer zurück zu einem Kraftstofftank
oder ähnlichem,
wodurch sich der Kraftstoffdruck in der Steuerkammer vermindert.
In diesem Fall nimmt der Kraftstoffdruck am Basisabschnitt des Einspritzöffnungsventilelements
ab, wohingegen der Hochdruckkraftstoff weiter auf den distalen Endabschnitt
des Einspritzöffnungsventilelements
wirkt. Diese Druckdifferenz bewegt das Einspritzöffnungsventilelement in eine
Ventilöffnungsrichtung,
um die Einspritzöffnungen
zu öffnen,
wobei die Kraft einer Ventilschließfeder, die das Einspritzöffnungsventilelement
in eine Ventilschließrichtung
drückt, überwunden
wird.
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Wenn
der Druck des Stellglieds aufgehoben wird und sich daher das Steuerventilelement
mittels der Feder und ähnlichem
in eine Schließposition
bewegt, nimmt der Kraftstoffdruck in der Steuerkammer infolge des
in die Steuerkammer strömenden
Hochdruckkraftstoffs zu. Daher wird die Druckdifferenz zwischen
dem auf den distalen Endabschnitt des Einspritzöffnungsventilelements wirkenden
Kraftstoffdruck und dem auf den Basisabschnitt wirkenden Kraftstoffdruck
gering, sodass sich das Einspritzöffnungsventilelement durch
die Ventilschließfeder
in die Schließrichtung
bewegt und somit die Einspritzöffnungen
verschließt.
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Wenn
das in der Kraftstoffeinspritzvorrichtung verwendete Stellglied
ein Stellglied ist, dessen Ausdehnungsbetrag (d.h. die Stellmenge)
gering ist, wie zum Beispiel ein Elektrostriktionsstellglied oder ähnliches,
ist es für
das Stellglied schwierig, direkt das Steuerventilelement zu öffnen. In
einer typischen Konstruktion ist daher eine Stellmengenverstärkungskammer
zwischen einem Kolben mit kleinem Durchmesser, der das Steuerventilelement
berührt und
einem Kolben großen
Durchmessers, der das Stellglied berührt, ausgebildet. Der Ausdehnungsbetrag
des Stellglieds wird mittels der Stellmengenverstärkungskammer
verstärkt,
und die verstärkte
Stellmenge wirkt auf das Steuerventilelement, um das Steuerventil
in eine geöffnete
Position zu bewegen.
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D.h.,
wenn der Kolben großen
Durchmessers durch die Ausdehnung des Stellgliedes zum Öffnen des
Steuerventilelements verschoben wird, verschiebt die Stellmengenverstärkungskammer
den Kolben kleinen Durchmessers so, dass die Kapazität der Kammer
beibehalten wird; somit erfolgt durch den Kolben kleinen Durchmessers
eine grössere Verschiebung.
Hierdurch wird es möglich,
zuverlässig
das Steuerventilelement in die geöffnete Position zu bewegen.
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Allgemein
ist die Stellmengenverstärkungskammer
mit einem Niederdruckkraftstoff gefüllt. Es ist ideal, dass eine
bestimmte Kapazität
der Kammer immer beibehalten wird. Tatsächlich nimmt jedoch, wenn der
Kolben großen
Durchmessers zum Öffnen des
Steuerventilelements verschoben wird, der Kraftstoffdruck in der Stellmengenverstärkungskammer zu,
sodass der Kraftstoff in der Stellmengenverstärkungskammer in einen Niederdruckkraftstoffkanal durch
schmale Spalten rings um den Kolben großen Durchmessers und des Kolbens
kleinen Durchmessers austritt. Somit nimmt die Kapazität der Stellmengenverstärkungskammer
allmählich
ab.
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Wenn
man einer derart verminderten Kapazität der Stellmengenverstärkungskammer
nicht entgegen wirkt, ergibt sich eine Positionsabweichung des Kolbens
kleinen Durchmessers, sodass das Steuerventilelement nicht mehr
zuverlässig
in die geöffnete Position
bewegt wird, obwohl ein notwendiger Stellbetrag des Kolbens kleinen
Durchmessers erreicht wird. Nachdem der Kolben großen Durchmessers mittels
Zusammenziehen des Stellgliedes zum Schließen des Steuerventilelements
zurückgeführt wird,
ist es daher notwendig, die Stellmengenverstärkungskammer mit der verlorenen
Kraftstoffmenge aus dem Niederdruckkraftstoffkanal aufzufüllen.
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Die
offen gelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2001-248523 schlägt einen
Spezialfilter an einem Einlass eines Hochdruckkraftstoffkanals einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung
vor. Dieser Filter ist jedoch nicht in der Lage, vollständig kleine
Fremdstoffpartikel oder ähnliches
aus dem Kraftstoff zu entfernen. Somit können Fremdpartikel in die Kraftstoffeinspritzvorrichtung
zusammen mit dem Kraftstoff eintreten. Wenn derartige Fremdpartikel
in die Stellmengenverstärkungskammer
gelangen, wenn die Stellmengenverstärkungskammer mit dem Kraftstoff
aus dem Niederdruckkraftstoffkanal aufgefüllt wird, behindern die Fremdpartikel
das glatte Gleiten des Kolbens großen Durch messers oder des Kolbens
kleinen Durchmessers, wodurch sich ein unzuverlässiges Öffnen und Schließen des
Steuerventilelements ergibt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung
zu schaffen, bei der das zuverlässige Öffnen und
Schließen
des Steuerventilelements gewährleistet
ist, indem man den Eintritt von Fremdstoffen in die Stellmengenverstärkungskammer
verhindert.
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Gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung umfasst eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung ein Stellglied
und eine Stellmengenverstärkungskammer
zum Verstärken
einer Stellmenge des Stellglieds. Die Stellmengenverstärkungskammer
ist mit einem Niederdruckkraftstoffkanal über einen Kraftstoffauffüllkanal
verbunden, der ein Rückschlagventil aufweist,
das eine Kraftstoffströmung
nur in Richtung der Stellmengenverstärkungskammer erlaubt. Der Kraftstoffauffüllkanal
weist einen Drosselabschnitt auf, der als eine Abscheideeinrichtung
zum Abscheiden bestimmter Fremdstoffe mit einem größeren spezifischen
Gewicht als dem des Kraftstoffs dient.
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Gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung umfasst eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung ein Stellglied
und eine Stellmengenverstärkungskammer
zur Verstärkung
einer Stellmenge des Stellgliedes. Die Stellmengenverstärkungskammer
ist mit einem Niederdruckkraftstoffkanal über einen Kraftstoffauffüllkanal
ver bunden, der ein Rückschlageventil
aufweist, das nur eine Kraftstoffströmung in Richtung der Stellmengenverstärkungskammer
erlaubt. Der Kraftstoffauffüllkanal
ist so ausgebildet, dass mindestens ein Abschnitt des Kraftstoffauffüllkanals nach
oben oder diagonal nach oben gerichtet ist, wenn die Kraftstoffeinspritzvorrichtung
eingebaut ist. Dieser nach oben gerichtete oder diagonal nach oben
gerichtete Abschnitt des Kraftstoffauffüllkanals dient ebenfalls als
Abscheideeinrichtung zum Abscheiden bestimmter Fremdstoffe, die
ein größeres spezifisches
Gewicht als der Kraftstoff aufweisen.
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Gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung umfasst eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung ein Stellglied
und eine Stellmengenverstärkungskammer
zur Verstärkung
einer Stellmenge des Stellglieds. Die Stellmengenverstärkungskammer
ist mittels einem Niederdruckkraftstoffkanal über einen Kraftstoffauffüllkanal
verbunden, der ein Rückschlagventil
aufweist, das nur eine Strömung
des Kraftstoffs in Richtung der Stellmengenverstärkungskammer erlaubt. Der Kraftstoffauffüllkanal
weist einen Kraftstoffstagnationsraum auf, der ebenfalls als eine
Abscheideeinrichtung zum Abscheiden bestimmter Fremdstoffe, die
ein größeres spezifisches
Gewicht als dem des Kraftstoffs aufweisen.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform
der Erfindung kann der Drosselabschnitt des Kraftstoffauffüllkanals
nach oben gerichtet oder diagonal nach oben gerichtet ausgebildet sein,
wenn die Kraftstoffeinspritzvorrichtung eingebaut ist.
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In
einer weiter bevorzugten Ausführungsform
kann der Kraftstoffstagnationsraum unmittelbar an der stromaufwärtigen Seite
des Drosselabschnitts des Kraftstoffauffüllkanals ausgebildet sein.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
von irgendeiner der oben beschriebenen Kraftstoffeinspritzeinrichtungen
liegt ein Kolben großen
Durchmessers, der mittels des Stellgliedes verstellbar ist, einem
Kolben kleinen Durchmessers über
die Stellmengenverstärkungskammer
gegenüber,
und der Kraftstoffauffüllkanal
kann sich von einem Umfangsabschnitt des Kolbens großen Durchmessers,
der an einer Seite relativ nahe zum Stellglied angeordnet ist, zu
der Stellmengenverstärkungskammer
durch das Innere des Kolbens großen Durchmessers erstrecken.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
irgendeiner der oben beschriebenen Kraftstoffeinspritzvorrichtungen
umfasst das Innere des Kolbens großen Durchmessers ein Sackloch,
das als ein Abschnitt des Kraftstoffauffüllkanals längs einer axialen Mitte des
Kolbens großen
Durchmessers ausgebildet ist, und an einem oberen Abschnitt geschlossen
und an einem unteren Abschnitt so geöffnet ist, dass es mit der
Stellmengenverstärkungskammer
in Verbindung steht.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
irgendeines der oben beschriebenen Kraftstoffeinspritzvorrichtungen
ist das Rückschlagventil
so ausgebildet, dass das Innere des Kolbens großen Durchmessers mit der Stellmen genverstärkungskammer durch
den Betrieb des Rückschlagventils
verbunden wird oder davon getrennt wird.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
irgendeiner der oben beschriebenen Kraftstoffeinspritzvorrichtungen
ist eine Querschnittsfläche
des Umfangabschnitts des Kolbens großen Durchmessers in der Nähe des Stellglieds
kleiner als eine Querschnittsfläche
eines anderen Umfangsabschnitts des Kolbens großen Durchmessers in der Nähe des Kolbens
kleinen Durchmessers, und ein Kraftstoffstagnationsraum wird zwischen
dem Umfangsabschnitt des Kolbens großen Durchmessers in der Nähe des Stellgliedes
und einem Körper
der Kraftstoffeinspritzvorrichtung ausgebildet.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
irgendeiner der oben beschriebenen Kraftstoffeinspritzvorrichtungen
ist der Drosselabschnitt so ausgebildet, dass er sich vertikal nach
oben oder in einem bestimmten Winkel von dem Kraftstoffstagnationsraum
in Richtung zum Inneren des Kolbens großen Durchmessers erstreckt.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Diese
und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen für gleiche
Bauteile verwendet werden. Es zeigen:
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1 einen
schematischen Längsschnitt
einer üblichen
Kraftstoffeinspritzvorrichtung in einem Zustand, in dem die Kraftstoffeinspritzung
unterbrochen ist.
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2 einen
schematischen Längsschnitt
der Kraftstoffeinspritzvorrichtung von 1 in einem
Zustand, in dem die Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird.
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3 eine
vergrößerte Schnittansicht
der Stellmengenverstärkungskammer
mit den umgebenden Abschnitten in einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung
gemäß der Erfindung.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 und 2 zeigen
Schnittansichten einer üblichen
Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Eine derartige Kraftstoffeinspritzvorrichtung,
einschließlich der
Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß der Erfindung, spritzen Hochdruckkraftstoff
in einer gemeinsamen Drucksammelkammer direkt in die einzelnen Zylinder,
z.B. eines Dieselmotors oder eines Motor mit Direkteinspritzung
ein. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung kann ebenfalls verwendet
werden, um Kraftstoff in andere Abschnitte als das Zylinderinnere,
beispielsweise in Einlassöffnungen
einzuspritzen.
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Wie
in 1 und 2 dargestellt, weist ein Kraftstoffeinspritzvorrichtungs-Grundkörper 1 an
seinem distalen Ende Einspritzöffnungen 2 auf.
Ein Hochdruckkraftstoffkanal 3 ist an seinem Endabschnitt
mit den Einspritzöffnungen 2 verbunden. An
dem anderen Endabschnitt wird dem Hochdruckkraftstoffkanal 3 Hochdruckkraftstoff
von einer Drucksammelkammer oder ähnlichem zugeführt. Für die Gleitbewegungen
eines Einspritzöffnungsventilelements 4 zum Öffnen und
Schließen
der Einspritzöffnungen 2 ist
eine Gleitbohrung 5 ausgebildet. Ein distaler Endabschnitt
des Einspritzöffnungsventilelements 4 kann
den Hochdruckkraftstoffkanal 3 an einer stromaufwärtigen Seite
der Einspritzöffnungen 2 schließen. Eine
Steuerkammer 7 weist eine Ventilschließfeder 6 auf, die
das Einspritzöffnungsventilelement 4 in
eine Ventilschließrichtung
drückt.
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Die
Steuerkammer 7 ist über
eine Blende 8 mit dem Hochdruckkraftstoffkanal 3 verbunden.
Somit wirkt auf das Einspritzöffnungsventilelement 4 eine
Druckkraft in Ventilschließrichtung
durch den in die Steuerkammer 7 eingeführten Hochdruckkraftstoff.
Auf das Einspritzöffnungsventilelement 4 wirkt ebenfalls
eine Druckkraft in Ventilöffnungsrichtung von
dem über
den Hochdruckkraftstoffkanal 3 zugeführten Hochdruckkraftstoff,
der sich zu den Einspritzöffnungen 2 erstreckt.
Wenn die Einspritzöffnungen 2,
wie in 1 gezeigt, geschlossen sind, ist die in Schließrichtung
auf das Einspritzöffnungsventilelement 4 durch
den Hochdruckkraftstoff wirkende Druckkraft größer als die in Öffnungsrichtung
auf das Einspritzöffnungsventilelement 4 durch
den Hochdruckkraftstoff wirkende Druckkraft, da die Druckaufnahmefläche an einer
Basisendseite des Einspritzöffnungsventilelements 4 in
der Steuerkammer 7 größer ist
als die Druckaufnahmefläche
(wirksam zur Erzeugung der Druckkraft) an einem distalen Ende des
Einspritzöffnungsventilelements 4 in
dem Hochdruckkraftstoffkanal 3.
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Ein
Niederdruckkraftstoffkanal 13 ist mit dem Kraftstofftank
(nicht dargestellt) und ähnlichem
verbunden. Eine Ventilkammer 9 steht direkt mit dem Hochdruck kraftstoffkanal 3 über die
Hochdrucköffnung 9a in
Verbindung, und ist ebenfalls mit der Steuerkammer 7 über eine
Blende 10 verbunden. Weiter steht die Ventilkammer 9 mit
dem Niederdruckkraftstoffkanal 13 über eine Niederdrucköffnung 9b in
Verbindung. In der Ventilkammer 9 sind ein Steuerventilelement 11 zum
Schließen
der Niederdrucköffnung 9b und
eine Druckfeder 12 zum Aufbringen eines Drucks auf das
Steuerventilelement 11 in Schließrichtung vorgesehen.
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Für die Gleitbewegungen
eines Kolbens 15 kleinen Durchmessers, der zur Bewegung
des Steuerventilelements 11 zu einer geöffneten Stellung vorgesehen
ist, ist eine Gleitbohrung 14 vorgesehen. Die Gleitbohrung 14 steht
mit der Gleitbohrung 17 in Verbindung, die für den Kolben 16 großen Durchmessers
ausgebildet ist. Die Gleitbohrung 17 für den Kolben 16 großen Durchmessers
steht mit einem Kolben 18 mit größerem Durchmesser in Verbindung,
in dem ein Flanschabschnitt 16a des Kolbens 16 großen Durchmessers
angeordnet ist. Ein Elektrostriktionsstellglied 19 liegt
gegen den Flanschabschnitt 16a des Kolbens 16 großen Durchmessers
an. Eine Rückholfeder 20 ist
zwischen dem Flanschabschnitt 16a des Kolbens 16 großen Durchmessers
angeordnet, und eine Abstufung ist an einer Grenze zwischen der
Gleitbohrung 17 für
den Kolben 16 großen
Durchmessers und dem Raum 18 ausgebildet. Der Kolben 16 großen Durchmessers
verbleibt somit in einer Druckberührung mit dem Elektrostriktionsstellglied 19,
auch wenn sich das Elektrostriktionsstellglied 19 zusammenzieht.
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In
dem in 1 dargestellten Zustand ist die auf das Einspritzöffnungsventilelement 4 in
Schließrichtung
wirkende Druckkraft durch den Hochdruckkraftstoff größer als
die auf das Einspritzöffnungsventil 4 in Öffnungsrichtung
durch den Hochdruckkraftstoff wirkende Druckkraft, wie oben erläutert. Infolge der
in Schließrichtung
wirkenden Druckkraft des Kraftstoffdrucks und der in Schließrichtung
wirkenden Druckkraft der Ventilschließfeder 6 wird das
Einspritzöffnungsventilelement 4 in
einer geschlossenen Position zum Schließen der Einspritzöffnungen 2 gehalten.
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Zum Öffnen der
Einspritzöffnungen 2 zum Einspritzen
von Kraftstoff wird auf das Elektrostriktionsstellglied 19 eine
Spannung zum Expandieren des Elektrostriktionsstellglieds 19 aufgebracht,
sodass der Kolben 16 großen Durchmessers wie in 2 dargestellt,
mit Druck beaufschlagt wird. Der Kolben 16 großen Durchmessers
verschiebt sich längs
der Gleitbohrung 17 in Richtung des Kolbens 15 kleinen
Durchmessers. Eine Stellmengenverstärkungskammer 21 ist
mit Niederdruckkraftstoff gefüllt und
zwischen dem Kolben 16 großen Durchmessers und dem Kolben 16 kleinen
Durchmessers angeordnet und wird teilweise durch einen abgestuften Wandabschnitt
an der Grenze zwischen der Gleitbohrung 17 für den Kolben 16 großen Durchmessers und
der Gleitbohrung 14 für
den Kolben 15 kleinen Durchmessers gebildet. Wenn daher
der Kolben 16 großen
Durchmessers verstellt wird, wird der Kolben 15 kleinen
Durchmessers längs
der Gleitbohrung 14 verstellt, sodass die Kapazität der Stellmengenverstärkungskammer 21 beibehalten
wird. D.h., die Stellmenge des Kolbens 15 kleinen Durchmessers wird
größer als
die Stellmenge des Kolbens 16 großen Durchmessers, d.h., dem
Expansionsbetrag des Elektrostriktionsstellglieds 19.
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Da
der Kolben 15 kleinen Durchmessers zuverlässig das
Steuerventilelement 11 in eine geöffnete Stellung gegen die Kraft
der Druckfeder 12 bewegt, öffnet das Steuerventilelement 11 die
Niederdrucköffnung 9b der
Ventilkammer 9 und schließt die Hochdrucköffnung 9a.
Somit fließt
der Hochdruckkraftstoff in der Ventilkammer 9 über den
Niederdruckkraftstoffkanal 18 zurück zum Tank und ähnlichem,
sodass der Kraftstoffdruck in der mit der Ventilkammer 9 verbundenen
Steuerkammer 7 schnell abfällt. Da der Kraftstoffdruck
in der Steuerkammer 7 abfällt, nimmt die auf das Einspritzöffnungsventilelement 4 durch
den Kraftstoffdruck in Schließrichtung aufgebrachte
Kraft ab. Hierdurch wird die Schließrichtungskraft auf das Einspritzöffnungsventilelement 4 zusammen
mit der Kraft der Ventilschließfeder 6 niedriger
als die auf das Einspritzöffnungsventilelement 4 durch
den Kraftstoffdruck in dem Hochdruckkraftstoffkanal 3 aufgebrachte Öffnungskraft.
Das Einspritzöffnungsventilelement 4 wird
daher zu einer Öffnungsposition
zum Öffnen
der Einspritzöffnungen 2 bewegt.
Während
des offenen Ventilzustandes des Einspritzöffnungsventilelements 4 verhindert
die durch das Steuerventilelement 11 geschlossene Hochdrucköffnung 9a der
Ventilkammer 9 ein direktes Ausströmen des Kraftstoffs aus dem
Hochdruckkraftstoffkanal 3 in den Niederdruckkraftstoffkanal 13 über die
Ventilkammer 9. Somit wird der Kraftstoffverbrauch in dem
Hochdruckkraftstoffkanal minimal.
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Zum
Schließen
der Einspritzöffnungen 2 zur Unterbrechung
der Kraftstoffeinspritzung wird die Spannung an dem Elektrostriktionsstellglied 19 unterbrochen,
sodass sich das ausgedehnte Elektrostriktionsstellglied 19 zusammenzieht.
Da die Druckkraft von dem Elektrostriktionsstellglied 19 auf
den Kolben 16 großen
Durchmessers aufgehoben wird, wird der Kolben 16 großen Durchmessers
zu seiner Ausgangsposition zurückgeführt, wobei
er mit dem Elektrostriktionsstellglied 19 weiterhin infolge
der Kraft der Rückholfeder 20,
die auf den Flanschabschnitt 16a des Kolbens 16 großen Durchmessers wirkt,
in Berührung
bleibt. Während
dieses Vorgangs wird ebenfalls die Kapazität der Stellmengenverstärkungskammer 21 beibehalten,
sodass der Kolben 15 kleinen Durchmessers zu der in 1 dargestellten Position
zurückgeführt wird.
Da die auf das Steuerventilelement 11 durch den Kolben 15 kleinen
Durchmessers aufgebrachte Druckkraft aufgehoben wird, wird das Steuerventilelement 11 zurück zur geschlossenen
Position bewegt, wodurch die Niederdrucköffnung 9b der Ventilkammer 9 geschlossen
und die Hochdrucköffnung 9a infolge
der Druckfeder 12 geöffnet
wird. Die Ventilkammer 9 wird unmittelbar mit Hochdruckkraftstoff
aus dem Hochdruckkraftstoffkanal 3 über die Hochdrucköffnung 9a gefüllt.
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Hochdruckkraftstoff
in der Ventilkammer 9 wird der Steuerkammer 7 über die
Blende 10 zugeführt.
Der Hochdruckkraftstoff wird ebenfalls der Steuerkammer 7 von
dem Hochdruckkraftstoffkanal 3 über die Blende 8 zugeführt. Die
Steuerkammer 7 wird somit relativ bald mit Hochdruckkraftstoff
gefüllt. Somit
wird die Summe der auf das Einspritzöffnungsventilelement 4 durch
den Hochdruckkraftstoff über die
Steuerkammer 7 aufgebrachte Kraft in Schließrichtung
und die Kraft der Ventilschließfeder
größer als
die auf das Einspritzöffnungsventilelement 4 durch
den Hochdruckkraftstoff über
den Hochdruckkraftstoffkanal 3 aufgebrachte Kraft in Öffnungsrichtung,
sodass das Einspritzöffnungsventilelement 4 in die
Schließposition
bewegt wird.
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Wie
oben beschrieben, ist es, obwohl der Stellbetrag des Elektrostriktionsstellgliedes 19,
d.h. sein Expansionsbetrag relativ gering ist, durch das Vorsehen
der Stellmengenverstärkungskammer 21 zwischen
den Kolben 16 großen
Durchmessers und dem Kolben 15 kleinen Durchmessers möglich, zuverlässig das
Steuerventilelement 11 zu öffnen. Es ist ideal, dass eine
bestimmte Kapazität
der Stellmengenverstärkungskammer 21 wie
oben beschrieben beibehalten wird. Real ist jedoch, dass der Kolben 16 großen Durchmessers
zum Verstellen des Kolbens 15 kleinen Durchmessers, sodass
das Steuerventilelement 11 geöffnet wird, verschoben wird,
wodurch der Kraftstoffdruck in der Stellmengenverstärkungskammer 21 so
zunimmt, dass ein Teil des Kraftstoffs in der Stellmengenverstärkungskammer 21 in
den Niederdruckkraftstoffkanal 13 über einen schmalen Spalt rings
um den Kolben 15 kleinen Durchmessers ausströmt.
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Wenn
der Kraftstoff in dieser Weise austritt, ergibt sich eine verminderte
Kapazität
der Stellmengenverstärkungskammer 21,
die eine Positionsabweichung des Kolbens 15 kleinen Durchmessers
bewirkt, wenn der Kolben 15 kleinen Durchmessers mittels
Rückführung des
Kolbens 16 großen
Durchmessers zur Ausgangsposition zurückgeführt wird, um das Steuerventil 11 zu
Schließen.
Hierdurch erhöht sich
die Möglichkeit,
dass der Kolben 15 kleinen Durchmessers das Steuerventilelement
nicht ausreichend öffnet.
Um eine derartige Positionsabweichung des Kolbens 15 kleinen
Durchmessers zu verhindern, ist es notwendig, dass die Kraftstoffverlustmenge
aus der Stellmengenverstärkungskammer 21 aus
dem Niederdruckkraftstoffkanal 13 in die Stellmengenverstärkungskammer 21 aufgefüllt wird, wenn
der Kolben 15 kleinen Durchmessers zu seiner Ausgangsposition
zurückgeführt wird.
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Bei
der üblichen
Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß 1 und 2 ist
der Raum 18, in dem die Rückholfeder 20 angeordnet
ist, mit dem Niederdruckkraftstoffkanal 13 verbunden, und
ein Wiederauffüllkraftstoffkanal 16b erstreckt
sich innerhalb des Kolbens 16 großen Durchmessers. Der Wiederauffüllkraftstoffkanal 16b steht
mit dem Raum 18 in Verbindung und ist zu der Stellmengenverstärkungskammer 21 geöffnet. Ein Öffnungsabschnitt des
Wiederauffüllkraftstoffkanals 16b zur
Stellmengenverstärkungskammer 21 ist
mit einem Rückschlagventil
versehen, das nur eine Strömung
in Richtung der Stellmengenverstärkungskammer 21 erlaubt.
Dieses Rückschlagventil
bei der in 1 und 2 dargestellten
Kraftstoffeinspritzvorrichtung besteht aus einem Plattenteil 22,
das den Öffnungsabschnitt
verschließt
und einer Feder 23, die das Plattenteil 22 in
Schließrichtung
von der Seite der Stellmengenverstärkungskammer 21 drückt.
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In
dem Fall, in dem der Kolben 16 großen Durchmessers durch das
Zusammenziehen des Elektrostrikti onsstellgliedes 19 zurückgeführt wird, nachdem
ein Kraftstoffaustritt aus der Stellmengenverstärkungskammer 21 aufgetreten
ist, wird der Kraftstoffdruck in der Stellmengenverstärkungskammer 21 niedriger
als der Kraftstoffdruck in dem Niederdruckkraftstoffkanal 13,
wenn der Kolben 15 kleinen Durchmessers zurückgeführt wird,
während
er mit dem Steuerventilelement 11 an der Schließposition
in Berührung
bleibt. Das Plattenteil 22 als Rückschlagventil öffnet den Öffnungsabschnitt
des Wiederauffüllkraftstoffkanals 16b,
sodass die Stellmengenverstärkungskammer 21 erneut
mit Niederdruckkraftstoff aus dem Niederdruckkraftstoffkanal 13 aufgefüllt wird.
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Weiter
enthält
der von einer Drucksammelkammer oder ähnlichem einer Kraftstoffeinspritzventilvorrichtung
in den Hochdruckkraftstoffkanal 3 zugeführte Hochdruckkraftstoff oft
kleine Fremdpartikel oder ähnliches.
Derartige kleine Fremdpartikel können
nicht vollständig
entfernt werden, auch wenn ein Filter oder ähnliches in dem Hochdruckkraftstoffkanal 3 angeordnet
ist. Somit kann der Niederdruckkraftstoff im Niederdruckkraftstoffkanal 13 möglicherweise
kleine Fremdpartikel oder ähnliches
enthalten, und die Konstruktion des Wiederauffüllkraftstoffkanals 16b der
Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß 1 und 2 kann
es ermöglichen,
dass Fremdpartikel in die Stellmengenverstärkungskammer 21 zusammen
mit dem Wiederauffüllkraftstoff
gelangen. Kleine Fremdpartikel in der Stellmengenverstärkungskammer 21 behindern
jedoch das glatte Gleiten des Kolbens 16 großen Durchmessers
oder des Kolbens 15 kleinen Durchmessers, was zu einem
un zuverlässigen Öffnen und
Schließen
des Steuerventilelements 11 führt.
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Die
Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung soll zuverlässig den
Eintritt von kleinen Fremdstoffen in die Stellmengenverstärkungskammer
verhindern. Eine Konstruktion zu diesem Zweck ist in der vergrößerten Ansicht der
Stellmengenverstärkungskammer 21 und
ihren umgebenden Abschnitten in 3 dargestellt.
Abschnitte, die nicht in 3 dargestellt sind, entsprechen
im Wesentlichen jenen der üblichen
Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß 1 und 2.
Die Teile und Abschnitte, die mit jenen in 1 und 2 vergleichbar
sind, werden durch vergleichbare Bezugszeichen in 3 dargestellt
und werden nicht noch mal im Einzelnen beschrieben. Unterschiede
der Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß 3 gegenüber der
Kraftstoffeinspritzvorrichtung von 1 und 2 werden
im Folgenden beschrieben.
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Ähnlich wie
bei dem oben beschriebenen Kolben 16 großen Durchmessers
weist ein Kolben 16' großen Durchmessers
der Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß der Ausführungsform einen Flanschabschnitt 16a' zum Lagern
einer Rückholfeder 20 auf.
Ein erster Umfangsabschnitt des Kolbens 16' großen Durchmessers benachbart
zu den Flanschabschnitten 16a', d.h. relativ nahe an dem Elektrostriktionsstellglied 19,
weist einen kleineren Durchmesser als ein zweiter Umfangsabschnitt
des Kolbens 16' großen Durchmessers
an einer von dem Elektrostriktionsstellglied 19 entfernten
Seite auf. Der zweite Umfangsabschnitt weist den großen Durchmesser
des Kolbens großen
Durchmessers auf und gleitet längs
der Wand einer Gleitbohrung 17. Ein mittlerer Abschnitt
des Kolbens 16' großen Durchmessers
rings um seine Achse weist ein Sackloch auf, das zu einer Stellmengenverstärkungskammer 21 geöffnet ist
und einen Teil eines Wiederauffüllkraftstoffkanals
bildet. Blenden 16c' erstrecken
sich von dem ersten Umfangsabschnitt zu dem toten Ende der Bohrung 16b', die einen
weiteren Abschnitt des Wiederauffüllkraftstoffkanals bilden.
Somit ist die Stellmengenverstärkungskammer 21 über das
Sackloch 21 mit einem Raum 18 verbunden, der mit
einem Niederdruckkraftstoffkanal 13 in Verbindung steht. Ein Öffnungsabschnitt
des Wiederauffüllkraftstoffkanals
zur Stellmengenverstärkungskammer 21 ist
mittels eines Rückschlagventils
verschlossen, das mittels eines Plattenteils 22 und einer
Feder 23 ähnlich wie
das oben beschriebene Rückschlagventil
ausgebildet ist.
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Bei
dieser Kraftstoffeinspritzvorrichtung strömt Kraftstoff in den Raum 18 in
den Wiederauffüllkraftstoffkanal 16b' durch die Blenden 16c' mit einer sehr
hohen Geschwindigkeit, da der Wiederauffüllkraftstoffkanal mit den Blenden 16c' versehen ist,
die als ein Drosselabschnitt dienen. Kleine Fremdstoffe in dem Kraftstoff
in Form von Metallpartikeln oder ähnlichem haben ein größeres spezifisches
Gewicht als der Kraftstoff. Wenn somit kleine Fremdpartikel in dem
Niederdruckkraftstoff enthalten sind, der von dem Niederdruckkanal 13 in
den Raum 18 strömt,
liegen die kleinen Fremdpartikel in einer Zone niedriger Geschwindigkeit
oder einer Stagnationszone S in dem Raum 18 vor, und liegen
nicht in einem Hochgeschwindigkeitsbereich vor. Somit enthält die Hochgeschwindigkeitsströmung des
Kraftstoffs in den Blenden 16c' keine kleinen Fremdpartikel oder ähnliches, sodass
Fremdpartikel nicht in die Stellmengenverstärkungskammer 21 gelangen.
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Bei
der Ausführungsform
bilden die Blenden 16c' einen
Teil des Wiederauffüllkraftstoffkanals
und erstrecken sich diagonal nach oben in Richtung des Sacklochs 16b', wie in 3 gezeigt,
wenn die Kraftstoffeinspritzvorrichtung bei einer internen Verbrennungskraftmaschine
eingebaut ist. Die Fremdpartikel mit hohem spezifischen Gewicht
gelangen somit nicht durch die Blenden 16c' aufgrund ihrer Trägheit und
gelangen somit nicht in die Stellmengenverstärkungskammer 21. Die
Kraftstoffeinspritzvorrichtung dieser Ausführungsform ist an einem Motor
in der in 3 dargestellten Lage befestigt,
d.h. in einer Lage, bei der die Richtung der Achse der Vorrichtung
mit der vertikalen Richtung zusammenfällt. In einem Fall jedoch,
in dem die Kraftstoffeinspritzvorrichtung so eingebaut ist, dass
die Richtung der Achse der Vorrichtung diagonal verläuft, muss
sich mindestens eine der Blenden 16c' genau in vertikaler Richtung erstrecken.
Obwohl bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung dieser Ausführungsform
die Blenden 16c' als Teil
des Wiederauffüllkraftstoffkanals
nach oben oder diagonal nach oben ausgebildet sind, um ein Eintreten
von Fremdpartikeln mit einem relativ höheren spezifischen Gewicht
in die Stellmengenverstärkungskammer 21 zu
verhindern, kann der Eintritt von derartigen Fremdstoffen ebenfalls
durch eine Konstruktion verhindert werden, bei der ein Abschnitt
des Wiederauffüllkraftstoffkanals
ohne Blen den ausgeformt ist, der sich nach oben oder diagonal nach
oben erstreckt.
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Bei
der Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist der Bereich S in dem Raum 18 an
einer unmittelbar stromaufwärtigen
Seite der Blenden 16c' eine
Kraftstoffstagnationszone, in der keine Strömung auftritt. Fremdpartikel
mit einem hohen spezifischen Gewicht neigen zum Ansammeln und zum
Absetzen in der Kraftstoffstagnationszone S. Die in den Raum 18 eintretenden
Fremdpartikel gelangen somit nicht in die Stellmengenverstärkungskammer 21 über den
Nachfüllkraftstoffkanal.
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Bei
der Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform
ist der Kraftstoffstagnationsraum unmittelbar an der stromaufwärtigen Seite
der Blenden 16c',
die sich nach oben oder diagonal nach oben erstrecken, vorgesehen.
Diese Anordnung verhindert sehr wirksam den Eintritt von Fremdstoffen
in die Stellmengenverstärkungskammer 21.
Der Raum 18 kann jedoch als ein Teil des Auffüllkraftstoffkanals angesehen
werden. Wenn in einer Konstruktion eines Auffüllkraftstoffkanals ohne Blenden
ein Kraftstoffstagnationsraum in einem Abschnitt des Auffüllkraftstoffkanals
ausgebildet wird, der sich in einen Kolben großen Durchmessers erstreckt,
setzen sich Fremdstoffe in dem Kraftstoffstagnationsraum ab, sodass
das Eintreten von Fremdstoffen in die Stellmengenverstärkungskammer 21 ausreichend
verhindert werden kann.
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Obwohl
bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung der oben genannten Ausführungsform
ein großer
Abschnitt des Auffüllabschnittkanals
in dem Kolben 16' großen Durch messers
wie bei der üblichen
Vorrichtung ausgebildet ist, begrenzt diese Konstruktion nicht die
Erfindung. Beispielsweise kann sich der Auffüllkraftstoffkanal von einem
Niederdruckkraftstoffkanal direkt zu der Stellmengenverstärkungskammer 21 erstrecken.
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In
einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung ist eine Stellmengenverstärkungskammer mit einem Kraftstoffkanal über einen
Auffüllkraftstoffkanal
mit einem Rückschlagventil
verbunden, das eine Strömung
nur in die Stellmengenverstärkungskammer
erlaubt, und der Auffüllkraftstoffkanal
weist einen Drosselabschnitt auf. Der Kraftstoff fließt somit
in den Drosselabschnitt des Auffüllkraftstoffkanals
mit hoher Geschwindigkeit. Daher neigen Fremdpartikel mit einem
höheren spezifischen
Gewicht als dem des Kraftstoffs mehr zur Ablagerung in einem Niedriggeschwindigkeitsbereich
oder einem Stagnationsbereich als in einem Hochgeschwindigkeitsbereich
an einer Seite unmittelbar stromaufwärts des Drosselabschnitts.
Derartige Fremdpartikel treten somit nicht in einen Raum stromabwärts vom
Drosselabschnitt ein. Auf diese Weise wird der Eintritt von Fremdstoffen
in die Stellmengenverstärkungskammer
verhindert, sodass das zuverlässige Öffnen und
Schließen
des Steuerventils aufrecht erhalten wird.
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Bei
einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist eine Stellmengenverstärkungskammer mit einem Kraftstoffkanal über einen
Auffüllkraftstoffkanal
mit einem Rückschlagventil
verbunden, das eine Strömung
nur in Richtung der Stellmengenverstärkungskammer erlaubt, und der Auffüllkraftstoffkanal
ist so ausgebildet, dass mindestens ein Abschnitt des Kanals sich
nach oben oder diagonal nach oben erstreckt, wenn die Kraftstoffeinspritzvorrichtung
eingebaut ist. Fremdpartikel mit einem höheren spezifischen Gewicht
als dem des Kraftstoffs gelangen somit nicht durch den aufrechten
oder diagonal aufrechten Abschnitt des Auffüllkraftstoffkanals und treten somit
nicht in einen Teil des Kanals stromabwärts von dem aufrechten oder
diagonal aufrechten Abschnitt ein. Auf diese Weise erreicht die
Kraftstoffeinspritzvorrichtung dieser Ausführungsform ebenfalls die Vorteile
hinsichtlich des Verhinderns des Eintritts von Fremdstoffen in die
Stellmengenverstärkungskammer
und somit wird das zuverlässige Öffnen und Schließen des
Steuerventilelements beibehalten.
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Bei
einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist die Stellmengenverstärkungskammer mit einem Kraftstoffkanal über einen
Auffüllkraftstoffkanal
mit einem Rückschlagventil
verbunden, das nur eine Strömung
in Richtung der Stellmengenverstärkungskammer
erlaubt, und der Auffüllkraftstoffkanal
weist einen Kraftstoffstagnationsraum auf. Fremdpartikel mit einem höheren spezifischen
Gewicht als dem des Kraftstoffs neigen zum Ansammeln und Absetzen
in dem Kraftstoffstagnationsraum und treten daher nicht in einen
Abschnitt des Kanals stromabwärts
von dem Stagnationsraum ein. Somit verhindert diese Ausführungsform
ebenfalls den Eintritt von Fremdstoffen in die Stellmengenverstärkungskammer
und ermöglicht somit
das zuverlässige Öffnen und
Schließen
des Steuerventilelements.
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Eine
Kraftstoffeinspritzvorrichtung hat ein Stellglied und eine Stellmengenverstärkungskammer 21 zum
Verstärken
der Stellmenge des Stellgliedes 19. Die Stellmengenverstärkungskammer
ist mit einem Kraftstoffkanal über
einen Auffüllkraftstoffkanal 16b', 16c' verbunden,
der ein Rückschlagventil 22, 23 aufweist,
das nur eine Kraftstoffströmung
in Richtung der Stellmengenverstärkungskammer
erlaubt. Ein Drosselabschnitt 16c' ist in dem Auffüllkraftstoffkanal
ausgebildet.