DE69510641T2

DE69510641T2 - Kraftstoffeinspritzdüse mit veränderbarer Einspritzöffnung

Info

Publication number: DE69510641T2
Application number: DE69510641T
Authority: DE
Inventors: Shinya Nozaki
Original assignee: Zexel Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1994-11-25
Filing date: 1995-11-24
Publication date: 2000-03-02
Anticipated expiration: 2015-11-25
Also published as: EP0713967A1; DE69510641D1; KR0162696B1; JPH08144896A; EP0713967B1; KR960018211A; US5588412A; CN1132119A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzdüse und im besonderen eine Kraftstoffeinspritzdüse vom variablen Einspritzöffnungstyp.
Größte Aufmerksamkeit wurde der NOx Reduktion im niedertourigen Niederlastbereich und der Rauchverringerung im Hochlastbereich eines Dieselmotors geschenkt. Um mit ersterem fertig zu werden, wird bevorzugt die anfängliche Einspritzrate verringert, indem die Kraftstoffeinspritzung über eine größere Zeitspanne durch Einsatz von Einspritzlöchern mit kleinem Durchmesser beeinflußt wird, und optimale Verbrennungsbedingungen werden geschaffen, indem die Kraftstoffzerstäubung beschleunigt wird, wohingegen um das letztere zu lösen, bevorzugt mit Beeinflussung der Kraftstoffeinspritzung für kurze Zeit unter Verwendung von Einspritzlöchern mit großem Durchmesser gearbeitet wird.
Jedoch machen es herkömmliche Kraftstoffeinspritzdüsen der Art, auf die oben Bezug genommen wurde, unmöglich, mit den bisher vorgestellten Problemen fertig zu werden.
Um nun die zuvor erwähnten Probleme einer Lösung zuzuführen, wurde eine variable Einspritzdüse vorgeschlagen, die für den Einspritzöffnungsbereich variabel gestaltet ist und bei der die Einspritzöffnung mittels eines Stellglieds wie gewünscht umschaltbar ist. Eine Einspritzdüse eines solchen Typs, welche in der ungeprüften Japanischen Patentpublikation Nr. Sho 60-36772 vorgeschlagen worden ist, ist von solch einem Umschalttyp, bei dem Einspritzlöcher durch Bewegen eines Ventils in axialer Richtung gesteuert werden.
Auf diesem Stand der Technik werden eine erste und eine zweite Einspritzöffnungsgruppe auf unterschiedlichen Horizonten in der Bohrungswand im vorderen Endbereich eines Düsenkörpers geschaffen, wohingegen ein Durchgangsloch auf der axialen Linie der Bohrung des Düsenkörpers ausgebildet ist. Darüberhinaus wird ein Spulenventil, welches mit einer Fase ausgebildet ist, durch das Durchgangsloch eingeschoben, um so einen Stabbereich der Lage der zweiten Einspritzöffnungsgruppe zugewandt sein zu lassen, und das Spulenventil wird axial durch ein Stellglied (ein elektromagnetischer Solenoid), welcher darüber im Düsenkörper eingebaut ist, bewegt.
Jedoch tritt in der vorher erwähnten Bauart ein Problem auf, daß es nämlich, da das untere Ende des Spulenventils eine Oberfläche bildet, die den inneren Druck des Motors empfängt, einer Steuerkraft bedarf, die groß genug ist, um die Lage des Spulenventils gegen die Wellenkraft aufgrund des Motorzylinderdrucks zu halten. Folglich neigen nicht nur die Feder und das Stellglied, sondern auch die Einspritzdüse dazu, großvolumig zu werden.
Ein weiteres Problem, das dem Stand der Technik innewohnt, besteht darin, daß, da die Randfläche des Spulenventils dem Motorzylinder ausgesetzt ist, Festsitzen bei hohen Temperaturen aufgrund des Verbrennens von Kraftstoff im Zylinder auftritt und daß ein sicherer Betrieb leicht unterbrochen wird, da freier Kohlenstoff anklebt und sich aufbaut.
Während die Durchmesser der Einspritzlöcher in der ersten und zweiten Einspritzöffnungsgruppe nach Stand der Technik gleich ausgeführt sind, wird Kraftstoff aus der ersten Einspritzöffnungsgruppe eingespritzt, wenn das Nadelventil offen ist, und die zweite Einspritzöffnungsgruppe wird ebenfalls mittels des Stangenbereichs zum Zeitpunkt, zu dem das Stellglied und das Spulenventil angehoben werden, geöffnet, um so den Kraftstoff aus beiden, nämlich der ersten und der zweiten Einspritzöffnungsgruppe einzuspritzen. Daraus ergibt sich, daß die erste Einspritzöffnungsgruppe immer zum Zeitpunkt von geringer, als auch von hoher Last offen gehalten wird, wobei das Problem in diesem Fall darin besteht, daß, da die Mehrzahl der Einspritzöffnungsgruppen einzeln nicht steuerbar sind, es unmöglich ist, die Durchmesser der Einspritzlöcher variabel zu gestalten, um eine ausgezeichnete Zerstäubung zu erzielen.
Stand der Technik-Dokument DE-A-27 52 640 offenbart eine Kraftstoffeinspritzdüse vom variablen Einspritzöffnungstyp, welche einen Düsenkörper umfaßt. Dieser Düsenkörper weist eine mit einem Boden versehene Bohrung auf, worin mindestens erste und zweite Einspritzöffnungsgruppen in einer Seitenwand der mit einem Boden versehenen Bohrung geschaffen sind. Die Einspritzlöcher einer Gruppe weisen alle denselben Durchmesser auf und befinden sich auf derselben axialen Ebene, die Einspritzlöcher unterschiedlicher Gruppen weisen zueinander unterschiedliche Durchmesser auf und befinden sich auf unterschiedlichen axialen Ebenen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kraftstoffeinspritzdüse vom variablen Einspritzöffnungstyp zu schaffen, welche die vorangestellten Probleme überwindet und so entworfen ist, daß die Mittel zur Steuerung der Position eines Spulenventils von kleiner Größe sind und daß der Betrieb des Spulenventils so klaglos erfolgt, daß sichergestellt ist, daß die Kraftstoffeinspritzung, welche durch eine Mehrzahl von Einspritzöffnungsgruppen ausgeführt wird, wie gewünscht, der jeweiligen Situation entsprechend, gesteuert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Kraftstoffeinspritzdüse vom variablen Einspritzöffnungstyp nach unabhängigem Anspruch 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Aspekte und Details der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
Eine Kraftstoffeinspritzdüse vom variablen Einspritzöffnungstyp nach der vorliegenden Erfindung umfaßt im besonderen:
einen Düsenkörper mit einer mit einem Boden versehenen Bohrung zum Leiten des unter Druck stehenden Kraftstoffs zum vorderen Endbereich einer Düsennadel unter deren Sitzbereich, einer Mehrzahl von Einspritzöffnungsgruppen, welche auf verschiedenen axialen Umfangsebenen in der Seitenwand der mit einem Boden versehenen Bohrung geschaffen sind, wobei die Einspritzlöcher verschiedener Umfangsebenen zueinander unterschiedlich in Durchmesser sind;
ein Spulenventil, welches mit einem Ventilabschnitt ausgestattet ist, der durch den axialen Mittelpunkt der Düsennadel hindurchgeht und dessen vorderer Endbereich in die mit einem Boden versehene Bohrung eingepaßt ist; der durch eine Feder nach unten gedrückt wird, daß das untere Ende des Ventilabschnitts gegen die Grundfläche der mit einem Boden versehenen Bohrung im Normalzustand stößt, und der mit einem Kraftstoffkanal, der sich im Ventilabschnitt befindet, ausgestattet ist, wobei der Kraftstoffkanal mit einer der Einspritzöffnungsgruppen an jener Stelle in Verbindung steht und mit der anderen Einspritzöffnungsgruppe an einer Position in Verbindung steht, wohin der Ventilabschnitt axial gegen die Federkraft bei Aufnehmen des Drucks des unter Druck stehenden Kraftstoffs verschoben wird; und
ein Bremsmittel, welches im oberen Bereich des Spulenventils angeordnet ist und sicher die beiden axialen Positionen des Spulenventils hält.
Nach der vorliegenden Erfindung sind die Mehrzahl der Einspritzöffnungsgruppen, welche auf verschiedenen axialen Umfangsebenen in der Seitenwand der mit einem Boden versehenen Bohrung geschaffen sind, so gestaltet, daß die Durchmesser der Einspritzlöcher auf derselben axialen Umfangsebene gleich und jene der Einspritzlöcher auf unterschiedlichen axialen Umfangsebenen unterschiedlich sind. Das Spulenventil wird durch die Feder auf der oberen Seite hinauf in eine Position (abgesenkte Position) gedrückt, um gegen den Bohrungsgrund im Normalzustand zu stoßen, wenn der Kraftstoffkanal, der sich radial von der axialen Mitte an der obigen Position erstreckt, mit einer der Einspritzöffnungsgruppen in Verbindung steht. Das Spulenventil wird bei Empfangen des Drucks des unter Druck stehenden Kraftstoffs axial verschoben, wenn die Düsennadel geöffnet wird, und der Kraftstoffkanal steht mit der anderen Einspritzöffnungsgruppe an jener Position (angehobene Position) in Verbindung.
Jedoch wird das Spulenventil zum Verharren an der axialen Position während des Betriebs des Motors zum Beispiel zum Zeitpunkt von niedertouriger Niederlast und hochtouriger Hochlast gezwungen.
Während die Durchmesser der Einspritzlöcher in der unteren Gruppe klein ausgelegt sind, wohingegen jene der Einspritzlöcher in der oberen Gruppe groß ausgelegt sind, wird das Spulenventil nicht durch den Kraftstoffdruck angehoben, wenn das Bremsmittel während des Betriebs des Motors zum Zeitpunkt von niedertouriger Niederlast betrieben wird, so daß das Spulenventil auf der abgesenkten Position gehalten wird. Dann wird die obere Einspritzöffnungsgruppe mit der Wandfläche des Spulenventils geschlossen gehalten, wobei der unter Druck stehende Kraftstoff von der unteren Einspritzöffnungsgruppe, welche die Kleindurchmessereinspritzlöcher aufweist, eingespritzt wird. Eine geeignete Einspritzung zerstäubten Kraftstoffs kann so durchgeführt werden.
Darüberhinaus wird während des Betriebs des Motors zum Zeitpunkt von hochtouriger Hochlast das Spulenventil durch Betätigen des Bremsmittels auf der oberen Position gehalten, wenn der Kraftstoffdruck das Spulenventil zum Aufsteigen veranlaßt. Dann wird die untere Einspritzöffnungsgruppe mit der Wandfläche des Spulenventils geschlossen, wobei der Kraftstoffkanal nur mit der oberen Einspritzöffnungsgruppe in Verbindung steht, welche die Großdurchmessereinspritzlöcher aufweist. Eine Menge von unter Druck stehendem Kraftstoff wird daher durch die obere Einspritzöffnungsgruppe mit den Großdurchmessereinspritzlöchern eingespritzt.
Das Spulenventil stößt nur gegen den Bohrungsgrund oder bewegt sich nach oben und ist nicht der Verbrennungskammer des Motors ausgesetzt. Daher tritt kein Festsitzen aufgrund von hohen Temperaturen auf, und die vorhin festgestellte Verschiebung der axialen Position wird sanft ausgenutzt, um sicherzustellen, daß das Einspritzen mit Einspritzöffnungswechseln über einen langen Zeitraum stabil ausgeführt werden kann.
Darüberhinaus werden der Einspritzdruck und die Federkraft jeweils entsprechend als die Kraft zum Auf- und Abbewegen des Spulenventils ausgenützt. Da die eine Einspritzöffnungsgruppe auf die andere Einspritzöffnungsgruppe durch Bremsen der Bewegung des Spulenventils umgeschaltet werden muß, ist die Steuerung ihrer Positionen ermöglicht. Darüberhinaus werden die Bewegung und das Positionshalten des Spulenventils weniger durch die axial gerichtete Kraft, die durch den Motorzylinder verursacht wird, beeinflußt, da das Spulenventil nicht durch die Bohrung in der axialen Richtung hindurchgeführt wird. Daher wird die Position des Spulenventils durch elektrische und mechanische Elemente kleiner Baugröße steuerbar, und nebenbei bleibt die Kraftstoffeinspritzdüse von kleiner Baugröße.
Die obige Aufgabe und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung, die in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen aufgenommen werden soll, klarer und deutlicher.
Fig. 1 ist eine vertikale Schnittansicht, welche eine Kraftstoffeinspritzdüse vom variablen Einspritzöffnungstyp nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2A und 2B sind vergrößerte Ansichten, welche den vorderen Endbereich der Düse nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen, wobei Fig. 2A das Spulenventil in der abgesenkten Position zeigt und Fig. 2B das Spulenventil in der angehobenen Position zeigt;
Fig. 3 ist eine Schnittansicht, welche die untere Einspritzöffnungsgruppe beim Durchführen des Einspritzens unter Auslassung des mittleren Abschnitts nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
Fig. 4 ist eine Schnittansicht, welche die obere Einspritzöffnungsgruppe beim Durchführen des Einspritzens unter Auslassung des mittleren Abschnitts nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
Fig. 5 ist eine teilweise aufgebrochene, vergrößerte Ansicht, die das Bremsmittel in Fig. 1 zeigt; und
Fig. 6 ist eine teilweise aufgebrochene Draufsicht, welche das Bremsmittel aus Fig. 5 zeigt.
Eine Beschreibung einer Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung wird im folgenden mittels Bezug auf die beigelegten Zeichnungen ausgeführt.
Fig. 1 bis einschließlich 6 zeigen eine Kraftstoffeinspritzdüse vom variablen Einspritzöffnungstyp unter Einsatz der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 1 bezeichnet Bezugsnummer 1 einen Düsenhalterkörper; 2 einen Kopfdeckel, welcher fest und öldicht mittels eines O-Rings 200 am oberen Endbereich des Düsenhalterkörpers 1 befestigt ist; 3 einen Düsenkörper, welcher mit einer Rückhaltemutter 5 an dem Düsenhalterkörper 1 angebracht ist; und 4 eine Düsennadel, welches innen im Düsenkörper 3 eingepaßt ist.
Erste bis dritte Bohrungen 100a bis 100c sind vertikal durch die axiale Mitte des Düsenhalterkörpers 1 gebohrt, wobei die Durchmesser dieser Bohrungen sich stufenweise vom unteren Ende bis zum oberen Ende des Düsenhalterkörpers 1 hin vergrößern. Darüberhinaus wird eine Schubstange 101 verschiebbar in einem Bereich zwischen der ersten und der zweiten Bohrung 100a, 100b angeordnet. Des weiteren wird eine Anpassungsschraube 102, welche in das Innengewinde der dritten Bohrung 100c geschraubt ist, in einem Bereich zwischen der dritten und der zweiten Bohrung 100c, 100b eingebaut, und eine Düsenfeder 103 wird zwischen der Anpassungsschraube 102 und der Schubstange 101 gehalten.
Der Düsenkörper 3 weist einen abgestuften Teil 30 auf, welcher in den Kappenbohrungsgrund einer Rückhaltemutter 5 im Längsmittelbereich der Außenfläche des Düsenkörpers 3 paßt, welcher auch einen Hauptteil 31 besitzt, der sich durch die Rückhaltemutter 5 unter den abgestuften Teil 30 hinaus erstreckt. Zusätzlich wird ein Einspritzöffnungsteil mit kleinem Durchmesser 32 durch einen kegeligen Teil am vorderen Ende des Hauptteils 31 ausgebildet.
Andererseits werden eine Führungsbohrung 300, koaxial zur ersten Bohrung 100a des Düsenhalterkörpers 1, und ein Ölbehälter 301, größer im Durchmesser als die Führungsbohrung 300, in der axialen Mitte des Düsenkörpers 3 und vom oberen Ende bis zum unteren Ende des Düsenkörpers 3 ausgebildet, wie in Fig. 3 und 4 gezeigt. Des weiteren wird eine vordere Bohrung 302, welche relativ kleiner im Durchmesser als die Führungsbohrung 300 ist, unter dem Ölbehälter 301 gebohrt. Des weiteren wird eine konische Sitzfläche 303 am unteren Ende der vorderen Bohrung 302 ausgebildet wie in Fig. 2A und 2B gezeigt. Und weiters wird eine Bohrung 304, durch welche unter Druck stehender Kraftstoff hindurchgeleitet wird, gleichförmig in bezug auf die Sitzfläche 303 ausgebildet.
Die mit einem Boden versehene Bohrung 304 weist ein Loch mit großem Durchmesser 304a und ein Wellenloch 304b auf, dessen Durchmesser relativ kleiner als der des ersteren ist.
Ein Druckkraftstoffanschluß 104, welcher mit einem Einlaßverbinder verbunden wird, besteht auf einer Seite des Düsenhalterkörpers 1 und steht in Verbindung mit dem Ölbehälter 301 vermittels des Düsenhalterkörpers 1 und der Durchgangslöcher 105, 305, die in den Düsenkörper 3 gebohrt sind, so daß unter Druck stehender Kraftstoff zum Ölbehälter geleitet wird.
Das obere Ende der Düsennadel 4 ist mit der Schubstange 101 verbunden, wohingegen ein Führungsbereich 40, welcher sich verschiebbar auf der Führungsbohrung 300 befindet, an der äußeren Peripherie der Düsennadel 4 angebracht wird. Des weiteren wird ein stumpfkegeliger, druckaufnehmender Teil 42, welcher den Kraftstoffdruck im Ölbehälter 301 empfängt, am Ende des Führungsbereichs 40 geschaffen, und ein Wellenbereich mit kleinem Durchmesser 43 zum Ausbilden eines rohrförmigen Kraftstoffkanals A wird von unterhalb des druckaufnehmenden Teils 42 mit Bezug auf die vordere Bohrung 302 geschaffen, wie in Fig. 2A und 2B gezeigt. Eine konische Sitzfläche 44, die der Sitzfläche 303 aufgesetzt oder von ihr abgehoben werden kann, wird ebenfalls am unteren Ende des Wellenbereichs mit kleinem Durchmesser 43 ausgebildet.
Eine Mehrzahl von Einspritzöffnungsgruppen, welche mit dem Wellenloch 304b in Verbindung stehen, sind auf einer Mehr zahl von Umfangsebenen an der Seitenwand des Einspritzöffnungsteils 32, welche das Wellenloch 304b der mit einem Boden versehenen Bohrung 304 umgibt, angeordnet.
Nach dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie in Fig. 2A und 2B gezeigt, gibt es eine obere Einspritzöffnungsgruppe 34, welche auf einer Umfangsebene in einem Bereich relativ nahe dem Grund des Einspritzöffnungsteils gebohrt ist, und eine untere Einspritzöffnungsgruppe 35, welche auf einer anderen Umfangsebene in einem Bereich, welcher axial von der oberen Einspritzöffnungsgruppe 34 getrennt ist, gebohrt ist. Die obere und die untere Einspritzöffnungsgruppe 34 und 35 umfassen eine Mehrzahl von Einspritzlöchern 340 und 350, welche ihrerseits mit gleichen Abständen zueinander gebohrt sind.
Die obere und die untere Einspritzöffnungsgruppe 34 und 35 sind entsprechend mit Bezug auf ein Liniensegment, welches lotrecht auf die entsprechenden jeweiligen Düsenachsenlinien steht, nach unten geneigt, und die oberen und die unteren Einspritzlöcher 340 und 350 weisen denselben Durchmesser auf den Ebenen auf, zu welchen diese Einspritzlöcher jeweils gehören. Jedoch unterscheiden sich die Durchmesser der oberen und der unteren Einspritzöffnungsgruppe 34 und 35 von einander. Unter der Annahme, daß der Durchmesser jeder oberen Einspritzöffnung 340 der oberen Einspritzöffnungsgruppe 34 d1 ist und daß jener von jeder unteren Einspritzöffnung 350 der unteren Einspritzöffnungsgruppe 35 d2 ist, wird ihr Verhältnis zueinander durch d1 > d2 bestimmt.
Ein Spulenventil 7, um den Kraftstofffluß jeweils entsprechend zur oberen und unteren Einspritzöffnungsgruppe 34 und 35 zu leiten, ist in der axialen Mitte, welche von der mit einem Boden versehenen Bohrung 304 bis zur Kopfabdeckung 2 reicht, angeordnet.
Genauer gesagt, wie in Fig. 3 gezeigt, wird eine erste Bohrung 45a vom unteren Ende bis hinauf zur mittleren Position der axialen Mitte der Düsennadel 4 ausgebildet; eine zweite Bohrung 45b, welche relativ kleiner in bezug auf den Durchmesser als die erste Bohrung 45a ist, wird vom unteren Ende der ersten Bohrung 45a hinauf zum oberen Ende der Schubstange 101 ausgebildet; und eine dritte Bohrung 45c, welche koaxial und von gleichem Durchmesser mit der zweiten Bohrung 45b ist, wird in der Anpassungsschraube 102 ausgebildet.
Das Spulenventil 7 ist mit einem Ventilabschnitt 70, welcher genau in dem Wellenloch 304b der verschlossenen Bohrung 304 derart eingebaut ist, daß er axial darin bewegbar ist, ausgestattet, wobei der Ventilabschnitt in einem Bereich, der durch die Düsennadel 4 hindurchläuft und sich nach unten erstreckt, angeordnet ist. Das Spulenventil 7 ist mit einem mittleren Großdurchmesserbereich 71 ausgestattet, welcher genau in die erste Bohrung 45a der Düsennadel 4 derart eingebaut ist, daß er axial bewegbar ist, wobei der Zwischenbereich einen vorbestimmten Abstand vom Ventilabschnitt 70 weg angeordnet ist.
Des weiteren wird ein Kleindurchmesserwellenbereich 72, welcher ausreichend dünner im Durchmesser als die erste Bohrung 45a ist, zwischen dem mittleren Großdurchmesserbereich 71 und dem Ventilabschnitt 70, sowie ein Kleindurchmesserbereich 73, der lose in die zweite und dritte Bohrung 45b und 45c eingepaßt ist und sich nach oben vom Ende des mittleren Großdurchmesserbereichs 71 erstreckt, geschaffen.
Der mittlere Großdurchmesserbereich 71, der daher genau paßt, soll Kraftstoffverlust verhindern und seine Unterseite 710 veranlassen, eine nach oben gerichtete Kraft bei Empfang des Einspritzdrucks zu erzeugen. Der Kleindurchmesserbereich 72 nimmt einen Unterschied zwischen den Achsen des mittleren Großdurchmesserbereichs 71 und des Ventilabschnitts 70 mittels elastischer Verformung auf und bildet gleichzeitig einen Kanal zum Leiten des unter Druck stehenden Kraftstoffs auf die vorhin erwähnte Unterseite 710 aus.
Obwohl für den Ventilabschnitt 70 und den Kleindurchmesserbereich 72 bevorzugt gilt, daß sie einstückig mit dem mittleren Großdurchmesserbereich 71 gebildet werden, können der Ventilabschnitt 70 und der Kleindurchmesserbereich 72, wenn notwendig, getrennt vom mittleren Großdurchmesserbereich 71 hergestellt werden, um sie dann durch Schweißen, Preßpassen und Schrauben in einem Bauteil zu vereinen.
Der Ventilabschnitt 70 ist lang genug, um das Großdurchmesserloch 304a in solch einem Zustand zu erreichen, daß seine untere Kantenfläche in Kontakt mit dem Grund des Wellenlochs 304b steht und ein ringförmiger Kraftstoffkanal B, der mit dem Kraftstoffkanal A in Verbindung steht, wenn die Düsennadel 4 geöffnet wird, zwischen dem äußeren Umfang des Ventilabschnitts 70 und dem Großdurchmesserloch 304a ausgebildet wird. Des weiteren werden eine Mehrzahl von radialen Löchern 74 im oberen Endbereich des Ventils, der dem ringförmigen Kraftstoffkanal B zugewandt ist, geschaffen, und diese radialen Löcher 74 stehen auch mit einem inneren Kraftstoffkanal 7, der axial in den Ventilabschnitt gebohrt ist, in Verbindung.
Daher wird der Ventilabschnitt 70 als ein Rohr aufgrund des inneren Kraftstoffkanals 75 ausgebildet, und abgesehen davon wird ein Kraftstoffkanal 76, welcher selektiv mit der oberen und der unteren Kraftstofföffnungsgruppe 34 und 35, die im Einspritzöffnungsteil 32 vorhanden sind, in Verbindung stehen kann, in der Rohrwand ausgebildet.
Der Kraftstoffkanal 76 muß auf einer Ebene angeordnet werden, auf der er mit der unteren Einspritzöffnungsgruppe 35 auf einer Position (abgesenkte Position) in Verbindung steht, wo die untere Kantenfläche des Ventilabschnitts 70 in Kontakt mit dem Wellenloch 304b verbleibt. Der Kraftstoffkanal 76 nach dieser Ausführungsform der Erfindung umfaßt eine ringförmige Nut 760, welche seitlich am äußeren Umfang des Ventilabschnitts angeordnet ist, und eine Mehrzahl von radialen Löchern 761 zum Verbinden der ringförmigen Nut 760 und des inneren Kraftstoffkanals 75. Die Mehrzahl der radialen Löcher 761 sind entlang des Umfangs in gleichen Abständen angeordnet. Vorzugsweise sollte die Weite der ringförmigen Nut 760 angemessen größer sein als der Durchmesser einer beliebigen Einspritzöffnung in der Großdurchmessereinspritzöffnungsgruppe 34, auch wenn axial ein kleiner Fehler in der Maschinbearbeitung des Spulenventils 7 besteht, so daß die ringförmige Nut mit der Einspritzöffnungsgruppe vollständig während des Einspritzvorgangs in Verbindung stehen kann.
Das Spulenventil 7 wird durch eine Feder 8, welche an der Kopfabdeckung 2 angeordnet ist, nach unten gezwungen, um seinen oberen Endbereich durch den Düsenhalterkörper 1 hindurchlaufen zu lassen, um so zu bewirken, daß das Aufsetzen des Ventilabschnitts 70 in der abgesenkten Position in normalem Zustand zustande kommt. Darüberhinaus wird die axiale Position des Spulenventils 7 durch einen Positionsfühler 14, der in der Kopfabdeckung befestigt ist und in jener Position durch ein Bremsmittel 9 gemäß dem Betriebszustand eines Motors gehalten wird, festgestellt.
Genauer gesagt ist die Kopfabdeckung 2 mit einem Raum 21 zum Umschließen des oberen Endbereichs der Anpassungsschraube 102 in einem Bereich, der die Achsenmitte umfaßt, ausgestattet. Andererseits wird eine abgeschlossene Bohrung 20 durch das obere Ende der Kopfabdeckung 2, um so die Zwischenwand auszuschließen, ausgebildet, und das Bremsmittel 9 wird durch Preßpassen mit dem Grund der abgeschlossenen Bohrung 20 sicher befestigt, wobei ein Anschlag 11 an der Oberseite des Bremsmittels 9 angebracht ist. Der Klein durchmesserbereich 73 des Spulenventils 7 ist öldicht gedichtet mit einem O-Ring 201, welcher im Durchgangsloch der Zwischenwand befestigt ist.
Ein Großdurchmesserloch 110 und ein Kleindurchmesserloch 111 sind gleichachsig in der Unterseite des Anschlags 11 ausgebildet, wohingegen ein Paßloch 112 von der Oberfläche desselben her ausgebildet ist. Das Paßloch 112 steht über ein Kleindurchmesserloch 113 mit dem Kleindurchmesserloch 111 in Verbindung.
Das Bremsmittel 9 ist ein elektromechanisches Mittel, welches es dem Spulenventil 7 erlaubt, sich axial während der Nichtbetriebszeit zu bewegen, und welches es zwingt, seine axiale Position während der Betriebszeit zu halten. Das Bremsmittel 9 nach dieser Ausführungsform der Erfindung ist vom Typ eines piezoelektrischen Stellglieds, obwohl ein Elektromagnet dafür statt dessen verwendet werden kann.
Genauer gesagt ist das Bremsmittel 9 mit einem scheibenförmigen Gehäuse 90, worin ein Paar von laminierten piezoelektrischen Elementen 91 enthalten sind, und einem Paar von Druckplatten 92, von denen jede Druckflächen aufweist, die dem Profil des Kleindurchmesserbereichs des Spulenventils 7 entsprechen, ausgerüstet.
Das scheibenförmige Gehäuse 90 besitzt, wie in Fig. 5 gezeigt, ein vertikales Loch 900, dessen Durchmesser groß genug ist, um den Kleindurchmesserbereich 73 des Spulenventils 7 axial bewegbar zu machen, und ein seitliches Loch 901, welches lotrecht zu dem vertikalen Loch 900 steht.
Die Druckplatten 92 sind in bezug auf das seitliche Loch 901 derart angeordnet, daß sie dem Kleindurchmesserbereich 73 des Spulenventils 7 zugewandt sind, wohingegen jedes der laminierten piezoelektrischen Elemente 91 so angeordnet ist, daß sie hinter den Druckplatten 92 liegen. Des weite ren sind Stecker 93 zum Positionieren und zum Unter-Druck- Setzen der laminierten piezoelektrischen Elemente 91 an den jeweiligen Enden des seitlichen Lochs 901 durch eine beliebige der Techniken Preßpassen und Anschrauben befestigt.
Stromversorgungsleitungen 910 für die piezoelektrischen Elemente 91 werden aus der Kopfabdeckung 2 vermittels der jeweilig entsprechenden Stecker oder anders durch den Anschlag 11 herausgeführt, wie in der Zeichnung gezeigt, bevor sie mit dem Ausgang einer außerhalb liegenden Steuereinheit 12 verbunden werden.
Ein Federsockel 13 ist axial verschiebbar im Großdurchmesserloch 110 des Anschlags 11 eingebaut, und der Kleindurchmesserbereich 73 des Spulenventils, welcher durch das vertikale Loch 900 des scheibenförmigen Gehäuses 90 hindurchgeht, ist sicher an dem Federsockel 13 befestigt. Die Feder 8 wird zwischen dem Federsockel 13 und dem Grund des Kleindurchmesserlochs 111 gehalten und dazu verwendet, das Spulenventil 7 nach unten vermittels des Federsockels 13 zu drücken. Die Feder 8 muß so eingestellt sein, daß sie eine Kraft ausüben kann, um es dem Ventilabschnitt 70 zu erlauben, die angehobene Position zum Einspritzzeitpunkt zu erreichen, und um es ihm zu erlauben, die abgesenkte Position zum Zeitpunkt des Nichteinspritzens unter jeder Einspritzbedingung zu erreichen.
Es wird ein Spalt c ausgebildet, um den Weg des Spulenventils 7 zwischen der Oberfläche des Federsockels 13 und dem Grund des Großdurchmesserlochs 110 zu regeln. Der Spalt c ist so bemessen, daß die ringförmige Nut 760 mit der oberen Einspritzöffnungsgruppe 34 in so einem Zustand in Verbindung stehen kann, daß der Ventilabschnitt 70 des Spulenventils 7 die angehobene Position erreicht hat.
Für Zwecke der Anpassung des Spalts ist des weiteren ein Kragen 114 am äußeren Umfang des Anschlags 11 befestigt, und eine Anpassungsbeilegescheibe 16, welche die gewünschte Stärke aufweist, wird zwischen der Unterseite des Kragens 114 und der Oberfläche der Kopfabdeckung eingelegt. Befestigungsschrauben 115, die durch den Kragen 114 hindurchgehen, werden dann dazu verwendet, um die Kopfabdeckung anzuziehen.
Der Positionsfühler 14 stellt ein Mittel zum Bestimmen der axial ausgerichteten Positionen (angehobene und abgesenkte Position) des Spulenventils 7 dar, ist mit einem Halterbereich im Paßloch 112 eingebaut und mit einem Leiter mit der Eingabe der Steuereinheit 12 verbunden.
Der Positionsfühler 14 kann entweder vom berührungslosen Typ oder vom Kontakttyp sein. Anschauliche Beispiele des ersteren und des letzteren sind jeweils ein berührungsloser Schalter und ein Kontaktschalter. Der Bestimmbereich 140 des Positionsfühlers 14 ist dem Kleindurchmesserloch 113 zugewandt, und ein Wellenbereich 131, der sich von der Mitte der Oberfläche des Federsockels 13 hinaus erstreckt, ist verschiebbar in dem Kleindurchmesserloch 113 eingepaßt.
Ein axiales Positionssignal des Ventilabschnitts stellt die Eingabe vom Positionsfühler 14 für den Eingabeteil der Steuereinheit 12 dar, und jedes andere Signal von Fühlern, welche die Betriebszustände des Motors anzeigen, ist ebenfalls ebendort eine Eingabe. Solche Fühler umfassen einen Fühler 17 zum Erkennen der Anzahl der Umdrehungen (oder ein Drehwinkelfühler) des Motors oder der Einspritzpumpe und einen Lastfühler 18 wie ein Füllfühler für die Kraftstoffeinspritzpumpe, ein Drosselöffnungsfühler und ähnliche.
Des weiteren wurden bereits vorher Programme für die Steuereinheit 12 gemäß der aus den Daten über Last und Umdrehungszahl gebildeten Zuordnungstabelle aufgebaut, um das Spulenventil 7 zum Beispiel in der abgesenkten Position durch Betätigen des Bremsmittels 9 zu halten, nachdem ein Signal vom Positionsfühler 14 zum Zeitpunkt von Leerlauf und niedertouriger Niederlast erhalten wurde, und um das Spulenventil 7 in der angehobenen Position durch Betätigen des Bremsmittels 9 zu halten, nachdem ein Signal vom Positionsfühler 14 zum Zeitpunkt von hochtouriger Hochlast erhalten wurde, damit der Kraftstoffkanal 36 in einem Zustand verharrt, welcher der oberen Einspritzöffnungsgruppe 34 entspricht.
Übrigens wird der Zeitpunkt, zu dem die Steuerung erfolgt, um das Spulenventil 7 von der angehobenen Position auf die abgesenkte Position umzuschalten, vorzugsweise für den Zeitpunkt festgelegt, zu dem keine axial gerichtete Kraft aufgrund des Drucks im Motorzylinder anliegt, das heißt während des Ansaug- oder Auspufftakts, der vom Motor vorgegeben wird, um so die Erregungskraft, die von der Feder 8 abgeleitet wird, zu stabilisieren. Die Zeitabfolge kann daher so ausgeübt werden, daß die Steuereinheit 12 das Signal vom Fühler 17 zum Erkennen der Umdrehungszahl verarbeitet und die Energieversorgung für das Bremsmittel 9 zum vorbestimmten Zeitpunkt unterbricht.
Obwohl die Größe der Einspritzöffnungsdurchmesser für die obere Einspritzöffnungsgruppe größer als für die untere Einspritzöffnungsgruppe nach dieser Ausführungsform der Erfindung festgelegt wurde, kann diese Anordnung umgedreht werden.
Obwohl der Kraftstoffkanal 76 eine ringförmige Nut 760 nach dieser Ausführungsform der Erfindung aufweist, können darüberhinaus die obere und die untere Einspritzöffnungsgruppe durch radiale Löcher, die in Anzahl und Lage den vorherigen entsprechen, durch Verzicht auf die ringförmige Nut 760 ersetzt werden; dies ist insofern vorteilhaft, da das tote Volumen verringert wird.
Obwohl das laminierte piezoelektrische Element 9 und die Druckplatte 92 so gestaltet sind, daß sie zusammenarbeiten, um nach dieser Ausführungsform der Erfindung ein Paar zu bilden, ist die Erfindung des weiteren nicht auf dieses Beispiel beschränkt, sondern kann durch Bilden zweier Paare in einer Überkreuzart oder auf andere Weise durch Bilden dreier Paare in 120º Abständen umgesetzt werden.
Eine Beschreibung der Arbeitsweisen der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird im folgenden geliefert.
Da das Spulenventil 7 im Normalzustand durch die Feder 8 nach unten gedrückt wird, verbleibt der Ventilabschnitt 70 in der abgesenkten Position, und der Kraftstoffkanal 76 steht in diesem Zustand mit der unteren Einspritzöffnungsgruppe 35 in Verbindung, wohingegen die obere Einspritzöffnungsgruppe 34 mit der Außenfläche des Ventilabschnitts verschlossen ist, wie in Fig. 2A und Fig. 3 gezeigt.
Der unter Druck stehende Kraftstoff wird von der Kraftstoffeinspritzpumpe (nicht gezeigt) über die Leitung zum Druckkraftstoffanschluß 104 geschickt und in den Ölbehälter 301 durch die Durchgangslöcher 105, 305 gezwungen, bevor er durch den ringförmigen Kraftstoffkanal A von dort zum Hinunterfließen veranlaßt wird.
Der Kraftstoffdruck wirkt gleichzeitig auf den Druckempfangsteil 42 der Düsennadel 4, welcher beim Ölbehälter 301 angeordnet ist, und die Düsennadel 4 wird angehoben, wenn der Kraftstoffdruck einen vorbestimmten Einspritzdruck erreicht, welcher die Rückstellkraft der Düsenfeder 103 übersteigt. Dann wird die Sitzfläche 44 im unteren Endbereich von der Sitzfläche 303 des Düsenkörpers 3 getrennt, und das Ventil öffnet sich. In weiterer Folge tritt der unter Druck stehende Kraftstoff in die mit einem Boden versehene Bohrung 304 ein und fließt von den radialen Löchern 74, welche zum Ventilabschnitt 70 des Spulenventils 7 hin geöffnet sind, in den inneren Kraftstoffkanal 75 hinein.
Gleichzeitig fließt der unter Druck stehende Kraftstoff in den Spalt zwischen dem Kleindurchmesserwellenbereich 72 des Spulenventils 7 und der ersten Bohrung 45a der Düsennadel 4 und drückt die Unterseite 710 des mittleren Großdurchmesserbereichs 71 nach oben; da nun diese Kraft größer als jene der Feder 8 in der Kopfabdeckung 2 ist, wird das Spulenventil 7 angehoben, bis der Federsockel 13 gegen den Grund des Großdurchmesserlochs 110 des Anschlags 11 stößt, das heißt bis der Spalt c verschwindet, während es durch den Ventilabschnitt 70, das Wellenloch 304b, den mittleren Großdurchmesserbereich 71 und die erste Bohrung 45a geführt wird. Daher wird der Kraftstoffkanal 76, welcher im Ventilabschnitt 70 des Spulenventils 7 geschaffen ist, veranlaßt, sich axial zu bewegen, und er erreicht die angehobene Position.
Dann vereinigt sich die ringförmige Nut 760 mit der oberen Einspritzöffnungsgruppe 34, wohingegen die untere Einspritzöffnungsgruppe 35 durch die Außenfläche des Ventilabschnitts 70 verschlossen wird. Daher dringt der unter Druck stehende Kraftstoff vom inneren Kraftstoffkanal 75 durch die mit großem Durchmesser ausgelegte obere Einspritzöffnungsgruppe 34 vor und wird in den Motorzylinder eingespritzt.
Während sich nun der Druck des unter Druck stehenden Kraftstoffs, der zugeführt wird, absenkt, öffnet sich die Düsennadel 4, und gleichzeitig nimmt die Hubkraft, welche an der Unterseite 710 des mittleren Großdurchmesserbereichs 71 des Spulenventils 7 anliegt, ab, wodurch das Spulenventil 7 durch die Kraft der Feder 8 nach unten gezwungen wird. Daher wird der Ventilabschnitt 70 in die abgesenkte Position rückgestellt.
Die axiale Bewegung des Spulenventils 7 aufgrund des vorhin erwähnten Einspritzdrucks wird durch den Positionsfühler 14 in der Kopfabdeckung 2 erkannt.
Während das Spulenventil 7 in der abgesenkten Position verbleibt, wird das vordere Ende des Wellenbereichs des Federsockels 13 von dem Erkennungsende 140 des Positionsfühlers 14 getrennt, wie in Fig. 3 gezeigt, und wenn sich das Spulenventil 7 in die angehobene Position bewegt, dann wird das vordere Ende des Wellenbereichs 131 des Federsockels veranlaßt gegen das Erkennungsende 140 des Positionsfühlers 14 zu stoßen oder sich in äußerste Nähe dazu zu bringen.
Wenn diese zwei Arten von (Ein/Aus) Signalen an eine Steuereinheit 14 geschickt werden, wird die axiale Position des Ventilabschnitts 70 festgelegt, das heißt, es kann festgestellt werden, ob sich der Kraftstoffkanal 76 auf der oberen oder der unteren Einspritzöffnungsposition befindet.
Andererseits werden ununterbrochen Signale, welche die Last und die Anzahl der Umdrehungen (oder den Drehwinkel) des Motors oder der Kraftstoffeinspritzpumpe bezeichnen, von den Fühlern 18 und 17 der Steuereinheit 12 übermittelt. Die Steuereinheit 12 verarbeitet die Daten über die Position des Ventilabschnitts 70 und den Lastzustand oder die Anzahl der Umdrehungen und veranlaßt, daß das Bremsmittel 9 selektiv mit Strom versorgt wird, wodurch das Spulenventil 7 gezwungen wird, entweder in der oberen oder unteren Einspritzöffnungsposition zu bleiben. Daher wird der Kraftstoff von den Einspritzlöchern, die unterschiedlichen Durchmesser aufweisen, eingespritzt.
In anderen Worten gesagt, veranlaßt das Signal der Steuereinheit 12, daß ein Paar von laminierten piezoelektrischen Elementen 91 mit Strom versorgt werden, wenn der Ventilabschnitt 70 in dem Fall, in dem der Motor im niedertourigen Niederlastzustand verbleibt, durch ein Signal vom Positionsfühler 14 als in der abgesenkten Position befindlich erkannt wird. Daher werden die laminierten piezoelektrischen Elemente 91 in die Richtung, um welche sie sich innerhalb des seitlichen Lochs 901 mittig einstellen, verformt, wodurch sich die Druckplatten 92 so voranbewegen, daß sie den äußeren Umfang des Kleindurchmesserbereichs 73 des Spulenventils 7 berühren. Auch wenn die Hubkraft, welche vom Einspritzdruck abgeleitet wird, auf die Unterseite 710 des mittleren Großdurchmesserbereichs 71, wie oben beschrieben, wirkt, so verhindert die Reibungskraft, die aufgrund der Druckplatten 92 entsteht, daß sich das Spulenventil 7 in die axiale Richtung bewegt, und sie hält es in der abgesenkten Position.
Daher wird der Kraftstoffkanal 76 des Ventilabschnitts 70 in solch einem Zustand gehalten, daß er mit der unteren Einspritzöffnungsgruppe 35 in Verbindung steht, wie in Fig. 2A und Fig. 3 gezeigt. Da jede Einspritzöffnung 350 in der unteren Einspritzöffnungsgruppe 35 einen kleinen Durchmesser besitzt, wird der Kraftstoff unter äußerst hohen Druck gesetzt und kann über eine ziemliche Zeitdauer entladen werden. Darüberhinaus wird der Kraftstoff zerstäubt und wird für Umfangszerstäubung geeignet. Daher wird eine angemessene Kraftstoff-Luftmischung erzeugt, was den Prozentsatz an verspäteter Zündung herabsetzt und verringertes NOx ergibt.
Während sich der Motor andererseits im hochtourigen Hochlastzustand befindet, bricht das Signal von der Steuereinheit 12 die Stromversorgung des Paars laminierter piezoelektrischer Elemente 91 des Bremsmittels 9 ab. Daher wird die Verformung der laminierten piezoelektrischen Elemente entspannt, und sie können ihre ursprüngliche Stärke wiedererlangen. Dann beenden die Druckplatten 92 ihre Bewegung, und das Spulenventil 7 kann sich axial bewegen, und außerdem veranlaßt der Einspritzdruck, welcher an der Unterseite 710 des mittleren Großdurchmesserbereichs 71 anliegt, das Spulenventil 7, sich sofort anzuheben, wodurch der Ventilabschnitt 70 sich in die angehobene Position bewegt.
Wenn die Bewegung des Ventilabschnitts 70 durch den Positionsfühler 14 bestätigt ist, gibt die Steuereinheit 12 das Signal zur Stromversorgung des Paars laminierter piezoelektrischer Elemente 91 des Bremsmittels 9 aus. Daher werden die laminierten piezoelektrischen Elemente 91 verformt, und das Spulenventil 7 wird von den Druckplatten 92 ergriffen. Dann wird der Ventilabschnitt 70 in der angehobenen Position gehalten, unabhängig vom Ein/Aus der Düsennadel 4.
In der Folge wird der Kraftstoffkanal 76 in Verbindung mit der oberen Einspritzöffnungsgruppe 34 gehalten, wie in Fig. 2B und Fig. 4 gezeigt, und da die Einspritzlöcher 340 in der unteren Einspritzöffnungsgruppe 34 einen relativ größeren Durchmesser als jene Einspritzlöcher 350 in der unteren Einspritzöffnungsgruppe 35 aufweisen, wird eine große Menge Kraftstoff für eine kurze Zeit in den Zylinder in Übereinstimmung mit dem Motorzustand eingespritzt. Die Verbrennung wird dann auf einem stabilen, hohen Ausstoßniveau durchgeführt, so daß der Rauch verringert werden kann. Übrigens wird der oberen Einspritzöffnungsgruppe für die Durchführung der Kraftstoffeinspritzung, wenn der Motor gestartet wird, der Vorzug gegeben.
In dem Zustand, in dem der Motor wieder in den niedertourigen Niederlastzustand überführt wird, bewirkt das Bremsmittel 9 die Stromversorgungsunterbrechung und läßt in weiterer Folge die Stromversorgung wieder zu, wenn durch den Positionsfühler 14 bestätigt wird, daß der Ventilabschnitt 70 in der abgesenkten Position verharrt. Die Steuerung des Umschaltens von der oberen Einspritzöffnungsgruppe auf die untere Einspritzöffnungsgruppe wie in diesem Fall wird vorzugsweise während des Ansaug- oder Auspufftakts, der vom Motor vorgegeben wird, ausgeführt, wobei er durch das Signal, das die Anzahl der Umdrehungen oder der Drehwinkel des Motors bezeichnet, vom Fühler 17 erkannt wird.
Während der Ventilabschnitt 70 von der mit einem Boden versehenen Bohrung 304 umfaßt wird, wird er in jeder Einspritzbedingung betätigt und wird weniger direkt durch die Axialkraft, die sich vom Druck des Motorzylinders ableitet, berührt, so daß er weniger durch die Hitze, die von der Verbrennungskammer des Motors ihren Ausgang nimmt, beeinflußt wird. Dadurch wird sichergestellt, daß die Axialbewegung des Ventilabschnitts glatt vor sich geht und frei von etwaigem Festsitzen gehalten wird.
Während das Bremsmittel 9 nicht mit Energie versorgt wird, wird der Kraftstoff durch Kleindurchmesser- und Großdurchmessereinspritzlöcher vermittels des Kraftstoffdrucks eingespritzt. Mit anderen Worten werden die Kleindurchmessereinspritzlöcher in der unteren Einspritzöffnungsgruppe 35 zuerst eingesetzt, wenn der Kraftstoffdruck die Düsennadel 4 veranlaßt, sich zu heben, und in weiterer Folge werden die Großdurchmessereinspritzlöcher in der oberen Einspritzöffnungsgruppe 34 betätigt, wenn das Spulenventil 7 angehoben ist. Dieser Vorgang wird gemäß dem Kurbelwinkel wiederholt.
Wie es oben nach der Erfindung beschrieben wurde, wird die Mehrzahl von Einspritzöffnungsgruppen 34 und 35 auf axial unterschiedlichen Umfangsebenen in der Seitenwand der mit einem Boden versehenen Bohrung 304, welche im vorderen Endbereich des Düsenkörpers 3 ausgebildet ist, geschaffen, wobei die Einspritzlöcher in den Einspritzöffnungsgruppen 34 und 35 auf den unterschiedlichen Umfangsebenen zueinander einen verschiedenen Öffnungsdurchmesser aufweisen. Der Ventilabschnitt 70 des Spulenventils 7, der durch die axiale Mitte der Düsennadel 4 hindurchgeht, ist in der mit einem Boden versehenen Bohrung 304 positioniert, und das Spulenventil 7 wird nach unten durch die sich darüber befindliche Feder 8 gezwungen, so daß das untere Ende des Ventilabschnitts im Normalzustand gegen den Grund der mit einem Boden versehenen Bohrung stößt und daß der Ventilabschnitt durch den Druck des unter Druck stehenden Kraftstoffs axial verschoben wird. Der Kraftstoffkanal 76 wird im Ventilabschnitt 70 auf einer solchen Ebene geschaffen, daß er mit der einen Einspritzöffnungsgruppe 34 in der abgesenkten Position in Verbindung steht, wohingegen er mit der anderen Einspritzöffnungsgruppe 35 in der angehobenen Position in Verbindung steht. Darüberhinaus wird das Bremsmittel 9, welches auf der oberen Seite zur Verfügung steht, eingesetzt, um beide axiale Positionen des Spulenventils 7 je nach Betriebsbedingung des Motors sicher festzuhalten. Daher werden die Freiheitsgrade des Festlegens der Einspritzlöcher äußerst stark erhöht, wodurch der Kraftstoff mittels einer Mehrzahl von Öffnungsdurchmesserabänderungen unter der Steuerung des Bremsmittels 9 eingespritzt werden kann. Daher besitzt die vorliegende Erfindung eine ausgezeichnete Wirkung, nicht nur indem sie NOx zum Zeitpunkt von Niederlast verringert, sondern indem sie auch den Rauch zum Zeitpunkt von Hochlast senkt. Darüberhinaus wird der Ventilabschnitt 70 des Spulenventils 7 in der mit einem Boden versehenen Bohrung 304 aufgenommen, und seine axiale Verschiebung wird in geringerem Ausmaß durch den Druck im Motorzylinder beeinflußt. Folglich kann das Bremsmittel 9 von kleiner Baugröße sein und von Fehlfunktionen durch Festsitzen freigehalten werden, was die Wirkung hat, daß die einzelnen Kraftstoffeinspritzvorgänge, welche die Mehrzahl der Einspritzöffnungsgruppen einsetzen, steuerbar werden.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform ist:
eine Kraftstoffeinspritzdüse vom variablen Einspritzöffnungstyp, umfassend:
eine Düsennadel mit einem Sitzabschnitt;
einen Düsenkörper, in welchen die Düsennadel eingeführt ist, wobei der Düsenkörper eine mit einem Boden versehene Bohrung, um den unter Druck stehenden Kraftstoff zum vorderen Endbereich der Düsennadel unter den Sitzabschnitt der Düsennadel zu führen, und zumindest erste und zweite Einspritzöffnungsgruppen auf axial verschiedenen ersten und zweiten Positionen in einer Seitenwand der mit einem Boden versehenen Bohrung aufweist, wobei die erste Einspritzöffnungsgruppe eine Mehrzahl von Einspritzlöchern aufweist, die von unterschiedlichem Durchmesser zu jenen der zweiten Einspritzöffnungsgruppe sind;
eine Feder;
ein Spulenventil mit einem Ventilabschnitt, welcher durch eine axiale Mitte der Düsennadel hindurchgeht, und einem vorderen Endabschnitt, der in die mit einem Boden versehene Bohrung des Düsenkörpers eingebaut ist, wobei der Ventilabschnitt durch die Feder so gezwungen wird, daß ein unteres Ende des Ventilabschnitts gegen einen Grund der mit einem Boden versehenen Bohrung in einem Normalzustand stößt, wobei der Ventilabschnitt einen Kraftstoffkanal darin festlegt, wobei der Kraftstoffkanal mit den ersten Einspritzöffnungsgruppen im Normalzustand in Verbindung steht und mit der zweiten Einspritzöffnungsgruppe in einer Position in Verbindung steht, wo der Ventilabschnitt axial gegen eine Kraft der Feder bei Empfang des Drucks des unter Druck stehenden Kraftstoffs verschoben wird; und
Bremsmittel, welche in einem oberen Bereich des Spulenventils angeordnet sind, um den Ventilabschnitt des Spulenventils selektiv auf einer der ersten und der zweiten Positionen sicher festzuhalten.
Die vorangehende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wurde zum Zwecke der Veranschau lichung und der Beschreibung vorgelegt. Es ist nicht beabsichtigt, die Erfindung erschöpfend zu beschreiben oder sie auf die genaue Form, die offenbart wird, einzuschränken, und Modifikationen und Abänderungen sind im Lichte der obigen Lehren möglich oder können sich aus der Ausübung der Erfindung ergeben. Die Ausführungsform wurde ausgewählt und beschrieben, um die Grundsätze der Erfindung und ihre praktischen Anwendungen zu erläutern, um einen Fachmann in die Lage zu versetzen, die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen und mit verschiedenen Modifikationen, wie sie für die besondere Anwendung, die überlegt wird, geeignet sind, zum Einsatz zu bringen.

Claims

1. Kraftstoffeinspritzdüse vom variablen Einspritzöffnungstyp, umfassend:

einen Düsenkörper (3),

wobei der Düsenkörper eine mit Boden versehene Bohrung aufweist; und

mindestens eine erste und eine zweite Einspritzöffnungsgruppe in der Seitenwand der mit Boden versehenen Bohrung, wobei die Einspritzöffnungen einer Gruppe allesamt denselben Durchmesser aufweisen und auf demselben axialen Niveau angeordnet sind und Einspritzöffnungen verschiedener Gruppen verschiedene Durchmesser aufweisen und auf verschiedenen axialen Niveaus angeordnet sind,

dadurch gekennzeichnet, daß

ein Spulenventil (7) einen Ventilabschnitt (70) aufweist, der durch eine Feder (8) nach unten gedrückt wird, so daß im Normalzustand ein unteres Ende dieses Ventilabschnitts (70) an einer Grundfläche der mit Boden versehenen Bohrung (304) anliegt,

wobei der Ventilabschnitt (70) von einer Grundfläche jener mit Boden versehenen Bohrung (304) gegen die Kraft der Feder (8) angehoben wird, wenn der Ventilabschnitt (70) mit Kraftstoff ausreichend unter Druck gesetzt wird,

wobei der Ventilabschnitt (70) des weiteren einen inneren Kraftstoffkanal (75) und einen Kraftstoffkanal (76) umfaßt, wobei der Kraftstoffkanal (76) im Normalzustand mit den Kraftstoffeinspritzöffnungen (350) der ersten Gruppe (35) von Kraftstoffeinspritzöffnungen in Verbindung steht,

wobei der Kraftstoffkanal (76) mit der zweiten Gruppe (34) von Kraftstoffeinspritzöffnungen (340) in Verbindung steht, wenn der Ventilabschnitt mit Kraftstoff ausreichend unter Druck gesetzt wird, und daß

ein Bremsmittel (9) im Spulenventil (7) angeordnet ist, um eine axiale Position des Spulenventils (7) zu halten.

2. Kraftstoffeinspritzdüse vom variablen Einspritzöffnungstyp nach Anspruch 1, wobei die Bremsmittel (9) den Ventilabschnitt (70) des Spulenventils (7) selektiv auf verschiedenen axialen Niveaus festhalten, wodurch Verbindung zwischen dem Kraftstoffkanal (76) und der mindestens ersten und zweiten Einspritzöffnungsgruppe (34, 35) selektiv zugelassen oder verhindert wird.

3. Kraftstoffeinspritzdüse vom variablen Einspritzöffnungstyp nach Anspruch 1 oder 2, wobei

der Kraftstoffkanal (76) einzelne Kraftstoffkanäle (761) umfaßt, wobei die Kraftstoffkanäle (761) auf einem axialen Niveau in der Wand des inneren Kraftstoffkanals angeordnet sind.

4. Kraftstoffeinspritzdüse vom variablen Einspritzöffnungstyp nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 3, wobei

der Kraftstoffkanal (76) eine ringförmige Nut (760) umfaßt, wobei die ringförmige Nut (760) in der Außenfläche des Ventilabschnittes (70) angeordnet ist, wodurch die direkte Verbindung zwischen den Kraftstoff einspritzöffnungen (340, 350) innerhalb einer Gruppe von Kraftstoffeinspritzöffnungen (34, 35) ermöglicht wird, wenn die ringförmige Nut (760) mit der Gruppe von Kraftstoffeinspritzöffnungen (34, 35) axial ausgerichtet ist.

5. Kraftstoffeinspritzdüse vom variablen Einspritzöffnungstyp nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Spulenventil (7) mindestens eine radiale Öffnung (74) umfaßt, wobei die radiale Öffnung (74) die Verbindung zwischen jenem Abschnitt der mit Boden versehenen Bohrung (304), welcher über dem Ventilabschnitt (70) liegt, und dem inneren Kraftstoffkanal (75) des Ventilabschnitts (70) herstellt und dadurch ermöglicht, daß unter Druck stehender Kraftstoff in den Ventilabschnitt (70) eintritt.

6. Kraftstoffeinspritzdüse vom variablen Einspritzöffnungstyp nach einem der Ansprüche 1 bis 5, des weiteren umfassend

eine Düsennadel (4), welche einen Sitzabschnitt (44) aufweist und in den Düsenkörper eingeführt ist, wobei der unter Druck stehende Kraftstoff vorbei am Sitzabschnitt (44) der Düsennadel (4) zum vorderen Endabschnitt des Düsenkörpers (3) geführt wird.

7. Kraftstoffeinspritzdüse vom variablen Einspritzöffnungstyp nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die Düse in einer Vorrichtung enthalten ist, welche des weiteren Sensormittel zum Erfassen von Betriebszuständen eines Motors, um ein Erfassungssignal, das für ein Erfassungsresultat repräsentativ ist, auszugeben; und

Steuermittel (12) zum Steuern des Bremsmittels (9) gemäß dem Erfassungssignal von den Sensormitteln umfaßt.

8. Kraftstoffeinspritzdüse vom variablen Einspritzöffnungstyp nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Bremsmittel (9) Mittel zum Zulassen eines axialen Bewegens des Spulenventils (7) bei Nichtbetrieb und zum Halten des Spulenventils (7) unter Kraftanwendung auf einem von mindestens zwei vorgegebenen axialen Niveaus bei Betrieb umfassen.

9. Kraftstoffeinspritzdüse vom variablen Einspritzöffnungstyp nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Bremsmittel (9) vom Typ eines piezoelektrischen Aktuators ist.

10. Kraftstoffeinspritzdüse vom variablen Einspritzöffnungstyp nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Bremsmittel (9) vom Elektromagnettyp ist.

11. Kraftstoffeinspritzdüse vom variablen Einspritzöffnungstyp nach Anspruch 7 und einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei das Sensormittel einen Sensor (17) zum Erfassen des Rotationswinkels und/oder der Drehzahl des Motors und einer Kraftstoffeinspritzpumpe, einen Lastsensor (18) und einen Positionssensor (14) zum Erfassen der axialen Position des Ventilabschnittes des Spulenventils umfaßt.

12. Kraftstoffeinspritzdüse vom variablen Einspritzöffnungstyp nach Anspruch 7 und einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die erste bzw. die zweite Einspritzöffnungsgruppe (34, 35) an der ersten bzw. zweiten Position Einspritzöffnungen (340) mit großem Durchmesser bzw. Einspritzöffnungen (350) mit kleinem Durchmesser aufweisen; und wobei, wenn das Steuer mittel (12) aufgrund des Erfassungssignals vom Sensormittel erkennt, daß sich der Motor in einem hochtourigen Hochlastzustand befindet, das Steuermittel (12) zuläßt, daß das Bremsmittel (9) den Ventilabschnitt des Spulenventils (7) in der ersten Position hält, und, wenn das Steuermittel (12) aufgrund des Erfassungssignals vom Sensormittel erkennt, daß sich der Motor in einem niedertourigen Niederlastzustand befindet, das Steuermittel (12) zuläßt, daß das Bremsmittel (9) den Ventilabschnitt (70) des Spulenventils (7) in der zweiten Position hält.