DE102010016081A1 - Kraftstoffeinspritzventil - Google Patents

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DE102010016081A1
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piston
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fuel injection
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DE201010016081
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Toshirou Baba
Jun Kondo
Yoshiharu Nonoyama
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Denso Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/0603Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using piezoelectric or magnetostrictive operating means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/70Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger
    • F02M2200/701Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger mechanical

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Abstract

Ein Nadelkolben (132) ist in einen von einem piezoelektrischen Betätigungsglied (14) betätigten Zylinder (23) eingesetzt und eine öldichte Kammer (27) ist zwischen dem Nadelkolben (132) und einem festen Kolben (22) ausgebildet. Eine Düsennadel (13) wird durch Änderung des Fassungsvermögens der öldichten Kammer durch Ausdehnung und Zusammenziehung des piezoelektrischen Betätigungsglieds (14) betätigt. Der feste Kolben (22) wird durch eine Haltefeder (26) in seiner Position relativ zu einer festen Platte (21) festgehalten, während in der Umfangsrichtung und der radialen Richtung die Aussparung eines gewissen Abstands bewirkt wird. Demgemäß kann der feste Kolben (22) gegenüber den Bohrungen im Zylinder (23) ausgerichtet eingebaut werden.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Technisches Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Verbrennungsmotor.
  • BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
  • Im Allgemeinen bezieht sich ein direkt angetriebenes Kraftstoffeinspritzventil auf ein Ventil, bei dem eine Düsennadel durch Übertragung der Antriebskraft eines piezoelektrischen Betätigungsglieds über einen hydraulischen oder mechanischen Mechanismus angetrieben wird (siehe JP-A-2007-500304 ). Ein solches direkt angetriebenes Kraftstoffeinspritzventil weist ein gutes Ansprechverhalten am Betätigungsglied sowohl zu Zeiten der Ventilöffnung als auch zu Zeiten des Ventilschließens auf.
  • Jedoch litt das in der JP-A-2007-500304 offenbarte Kraftstoffeinspritzventil an einem Problem der Kraftstoffleckage. Insbesondre ist dieses Kraftstoffeinspritzventil mit drei Spaltbereichen versehen, deren jeder zwischen den gleitenden Abschnitten eines Hochdruckkraftstoffpfads und einer öldichten Kammer ausgebildet ist. Demgemäß wird bei der Aktion zum Ventilöffnen mehr Kraftstoff über diese Spaltbereiche in die öldichte Kammer abfließen. Das Problem dieser Kraftstoffleckage hat zu dem Problem geführt, daß die Effizienz der Übertragung der Betätigungskraft abnimmt.
  • Als eine Gegenmaßnahme gegen dieses Problem schlagen die Erfinder der vorliegenden Erfindung in der japanischen Patentanmeldung Nr. 2007-232379 ein direkt angetriebenes Kraftstoffeinspritzventil vor. Dieses direkt angetriebene Kraftstoffeinspritzventil (nachfolgend als „früheres Kraftstoffeinspritzventil” bezeichnet) ist mit zwei Spaltbereichen versehen, deren jeder zwischen den gleitenden Abschnitten eines Hoch druckkraftstoffpfads und einer öldichten Kammer ausgebildet ist, um während der Aktion zur Ventilöffnung die Leckagemenge zwischen der öldichten Kammer und dem Hochdruckkraftstoffpfad abzusenken.
  • Das frühere Kraftstoffeinspritzventil ist derart konstruiert, daß ein Zylinder mit zwei Zylinderführungsbohrungen durch ein piezoelektrisches Betätigungsglied betätigt wird; wobei ein verschiebbar in eine Zylinderführungsbohrung eingesetzter fixierter bzw. fester Kolben am Körper fixiert ist; ein Nadelkolben einer Düsennadel verschiebbar in die andere Zylinderführungsbohrung eingesetzt ist; eine öldichte Kammer durch den fixierten Kolben und den Nadelkolben definiert ist und das Fassungsvermögen der öldichten Kammer durch eine die Ausdehnung des piezoelektrischen Betätigungsglieds zur Betätigung der Düsennadel begleitende Bewegung verändert wird.
  • Jedoch ist bei der Konstruktion des früheren Kraftstoffeinspritzventils eine hohe Genauigkeit der Koaxialität der zwei Zylinderführungsbohrungen des Zylinders und der Einbauposition des fixierten bzw. festen Kolbens erforderlich. Deshalb sind die Herstellung des Zylinders und der Einbau des fixierten Kolbens nicht leicht und deshalb sind die Kosten des Kraftstoffeinspritzventils hoch.
  • KURZE ZUZSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung entstand im Lichte der oben beschriebenen Probleme und hat zur Aufgabe, die Herstellung eines Zylinders und den Einbau eines fixierten Kolbens in ein direkt betätigtes Kraftstoffeinspritzventil zu erleichtern, das konstruiert ist, um die Kraftstoffleckagemenge zwischen einer öldichten Kammer und einem Hochdruckkraftstoffpfad während der Aktion zur Ventilöffnung zu unterdrücken.
  • Bei einem Kraftstoffeinspritzventil gemäß einem ersten Aspekt umfaßt das Kraftstoffeinspritzventil einen Körper (10, 11); einen im Körper (10,11) ausgebildeten Pfad (100, 110) für unter Hochdruck stehenden Kraftstoff; eine im Körper (10,11) ausgebildete und mit dem Pfad (100, 110) für den unter Hochdruck stehenden Kraftstoff verbundene Mündung (101) und eine Düsennadel (13), die die Mündung (101) mit ihrem spitzen Ende öffnet und schließt.
  • Das Kraftstoffeinspritzventil umfaßt weiter ein piezoelektrisches Betätigungsglied (14), das sich mit der Ladung/Entladung einer elektrischen Ladung ausdehnt/zusammenzieht; einen durch das piezoelektrische Betätigungsglied (14) betätigten Zylinder (23), eine im Zylinder (23) ausgebildete erste Zylinderführungsbohrung (230), eine zweite im Zylinder (23) ausgebildete Zylinderführungsbohrung (231) mit einem Durchmesser kleiner als der der ersten Zylinderführungsbohrung (230), eine am Körper (10, 11) fixierte Platte (21), einen verschiebbar in die erste Zylinderführungsbohrung (230) eingesetzten, fixierten Kolben (22), eine Haltefeder (26), die den fixierten Kolben (22) gegen die fixierte Platte (21) spannt, um den fixierten Kolben (22) relativ zur fixierten Platte (21) in Position zu halten, einen an einem Ende der Düsennadel (13) ausgebildeten Nadelkolben (132), der verschiebbar in die zweite Zylinderführungsbohrung (231) eingesetzt ist und eine durch den Nadelkolben (132) und den fixierten Kolben (22) im Zylinder (23) definierte öldichte Kammer (27).
  • Wenn der Zylinder (23) sich bei Ausdehnung des piezoelektrischen Betätigungsglieds (14) bewegt, wird das Fassungsvermögen der öldichten Kammer (27) derart vergrößert, daß die Düsennadel (13) die Mündung (101) öffnet.
  • Andererseits verkleinert sich, wenn sich beim Zusammenziehen des piezoelektrischen Betätigungsglieds (14) der Zylinder (23) bewegt, das Fassungsvermögen der öldichten Kammer (27) derart, daß die Düsennadel (13) die Mündung (101) schließt.
  • Somit wird die Zahl der Spalten zwischen den verschiebbaren Abschnitten der öldichten Kammer (27) und den Pfaden (100, 110) für den unter Hochdruck stehenden Kraftstoff auf zwei reduziert, d. h. der Spalt zwischen dem Zylinder (23) und dem fixierten Kolben (22 und der Spalt zwischen dem Zylinder (23 und dem Nadelkolben (132). Demgemäß wird die Leckagemenge von den Pfaden (100, 110) für den unter Hochdruck stehenden Kraftstoff zur öldichten Kammer (27) über die Spaltbereiche re duziert, wodurch die Effizienz der Übertragung der Betätigungskraft verbessert werden kann.
  • Außerdem wird der fixierte Kolben (22) durch die Haltefeder (26) in seiner Position relativ zur fixierten Platte (21) gehalten, während in der Umfangsrichtung und der radialen Richtung die Aussparung eines gewissen Abstands bewirkt wird. Demgemäß kann der fixierte Kolben (22) gegenüber den Bohrungen im Zylinder (23) ausgerichtet eingebaut werden. Insbesondere kann der fixierte Kolben (22) derart eingebaut werden, daß er längs und innerhalb des Zylinders (23) verschiebbar ist. Auf diese Weise kann der Einbau des fixierten Kolbens (22) erleichtert werden.
  • Dank der oben beschriebenen Art des Zusammenbaus muß die Koaxialität zwischen den beiden Bohrungen des Zylinders (23) nicht berücksichtigt werden, wenn der Zylinder (23) hergestellt wird. Dadurch kann die Herstellung und Montage (processability) des Zylinders (23) beachtlich verbessert werden.
  • Beim Kraftstoffeinspritzventil gemäß einem zweiten Aspekt bewegt sich der Zylinder (23) in einer Richtung, in der er die zweite Zylinderführungsbohrung (231) vom fixierten Kolben (22) abzieht.
  • Somit kann das Fassungsvermögen der öldichten Kammer (27) vergrößert werden, wenn sich der Zylinder (23) mit der Ausdehnung des piezoelektrischen Betätigungsglieds (14) bewegt. Durch die Vergrößerung des Fassungsvermögens wird der Druck in der öldichten Kammer (27) reduziert und der reduzierte Druck kann es der Düsennadel (13) erlauben, die Aktion zur Ventilöffnung zu beginnen.
  • Beim Kraftstoffeinspritzventil gemäß einem dritten Aspekt ist ein Durchgangsloch (210) in der fixierten Platte (21) ausgebildet; und eine Mehrzahl von Durchgangslöchern (211), die die Kommunikation der stromauf und der stromab gelegenen Kraftstoffpfade (110, 100) gestatten, sind auf einem das Durchgangsloch (219) umgebenden Kreislinie der fixierten Platte (21) vorgesehen.
  • Beim Kraftstoffeinspritzventil gemäß einem vierten Aspekt ist am fixierten Kolben (22) ein Flansch (221) ausgebildet, der vom fixierten Kolben (22) radial auswärts vorspringt, und der fixierte Kolben (22) ist über das Durchgangsloch (210) derart eingesetzt, daß der Flansch (221) relativ zur fixierten Platte (21) auf der Seite des piezoelektrischen Betätigungsglieds (14) positioniert ist.
  • Beim Kraftstoffeinspritzventil gemäß einem fünften Aspekt ist am fixierten Kolben (22) ein Flansch (221) ausgebildet, der vom fixierten Kolben (22) radial auswärts vorspringt, und der fixierte Kolben (22) derart in Kontakt mit der fixierten Platte (21) steht, daß der Flansch (221) relativ zur fixierten Platte (21) auf der Seite des Zylinders (23) positioniert ist.
  • Beim Kraftstoffeinspritzventil gemäß einem sechsten Aspekt umfaßt das Kraftstoffeinspritzventil weiter eine Druckplatte (20), die geeignet ist, die Ausdehnung des piezoelektrischen Betätigungsglieds (14) auf den Zylinder (23) zu übertragen.
  • Die Druckplatte (20) weist einen mit einem Boden versehenen Druckplattenzylinder (200) auf, sowie eine Anzahl von plattenförmigen Druckplattenzapfen (201), die axial von einer Endfläche des Druckplattenzylinders (200) vorspringen und in Umfangsrichtung angeordnet sind.
  • Es sollte beachtet werden, daß in dieser Zusammenfassung und in den Ansprüchen den einzelnen Elementen zugewiesene, in Klammern gesetzte Bezugszahlen mit den entsprechenden, in der detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen beschriebenen, speziellen Elementen übereinstimmen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • In den folgenden Zeichnungen ist
  • 1 ein Längsschnitt, der die Konstruktion eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 2A eine Ansicht der Bodenseite einer Druckplatte des Kraftstoffeinspritzventils;
  • 2B ein Querschnitt längs der Linie A-A der 2A;
  • 3A eine Draufsicht, die eine feste Platte des Kraftstoffeinspritzventils darstellt;
  • 3B ein Querschnitt längs der Linie B-B der 3A;
  • 4 ein Längsschnitt, der die Konstruktion eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 5A eine Ansicht der Bodenseite einer Druckplatte des Kraftstoffeinspritzventils nach der zweiten Ausführungsform und
  • 5B ein Querschnitt längs der Linie C-C der 5A.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen werden nachfolgend einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Bei den unten dargelegten Ausführungsformen erhalten identische oder einander ähnliche Komponenten die gleichen Bezugszahlen, um erneute Beschreibungen zu vermeiden.
  • (Erste Ausführungsform)
  • Auf die 1 bis 3B Bezug nehmend wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Das Kraftstoffeinspritzventil gemäß der ersten Ausführungsform ist auf dem Kopf eines jeden der bei einem Verbrennungsmotor (insbesondere eines nicht gezeigten Dieselmotors) vorgesehenen Zylinder angebracht, um in einem (nicht gezeigten) Kraftstoffbehälter gespeicherten, unter Hochdruck stehenden Kraftstoff in die entsprechenden Zylinder einzuspritzen.
  • Wie in 1 gezeigt, besitzt das Kraftstoffeinspritzventil einen Körper, der in einen im wesentlichen zylindrischen Düsenkörper 10 und einen im wesentlichen zylindrischen piezoelektrischen Ventilköper 11 (nachfolgend einfach als „Ventilkörper” bezeichnet) unterteilt ist. Diese Körper 10 und 11 sind in der axialen Richtung des Kraftstoffeinspritzventils in einer Reihe angeordnet und durch eine im wesentlichen zylindrische Überwurfmutter 12 zu einer Einheit zusammengehalten.
  • Der Ventilkörper 11 ist mit einem stromauf gelegenen Kraftstoffpfad 110 versehen, der vom Kraftstoffbehälter unter Hochdruck stehenden Kraftstoff zuführt. Der Düsenkörper 10 ist mit einem stromab gelegenen Kraftstoffpfad 100 versehen, der den unter Hochdruck stehenden, über den stromauf gelegenen Kraftstoffpfad 110 zugeführten Kraftstoff dem Düsenende des Düsenköpers 10 zuführt. Der Düsenkörper 10 ist auch mit einer Führungsbohrung 103 versehen.
  • Das Düsenende des Düsenkörpers 10 ist mit einer Mündung 101 versehen, die den über den stromab gelegenen Kraftstoffpfad 100 zugeführten, unter Hochdruck stehenden Kraftstoff in den Zylinder des Verbrennungsmotors einspritzt. Das Düsenende des Düsenkörpers 10 ist auch derart mit einem körperseitigen Sitz 102 versehen, daß er sich stromauf von der Mündung 101 befindet.
  • Die Mündung wird durch eine im wesentlichen zylindrische Düsennadel 13 geöffnet bzw. geschlossen. Die Düsennadel 13 hat auf der Seite der Mündung 101 (das Düsenende des Düsenkörpers 10) ein Ende, welches Ende mit einem nadelseitigen Sitz 130 versehen ist. Durch die hin- und hergehende Bewegung der Düsennadel 13 kommt der nadelseitige Sitz 130 in bzw. außer Kontakt mit dem körperseitigen Sitz 102, um die Mündung 101 zu schließen bzw. zu öffnen.
  • Die Düsennadel 13 besitzt einen axialen Mittelabschnitt, in welchem ein säulenartiger erster Nadelkolben 131 ausgebildet ist. Der erste Nadelkolben 131 ist verschiebbar in die Führungsbohrung 103 des Düsenkörpers 10 eingesetzt.
  • Die Düsennadel 13 besitzt auf der von der Mündung 101 angewandten Seite (d. h. das hintere Ende des Düsenkörpers 10) ein Ende, an dem ein säulenartiger zweiter Nadelkolben 132 ausgebildet ist. Der zweite Nadelkolben 132 ist verschiebbar in einen (später im Detail beschriebenen) Zylinder 23 eingesetzt.
  • Der stromauf gelegenen Kraftstoffpfad 110 nimmt ein piezoelektrisches Betätigungsglied 14 auf, in dem eine Anzahl (nicht gezeigter) piezoelektrischer Elemente gestapelt ist, um sich bei der Ladung bzw. Entladung einer elektrischen Ladung auszudehnen bzw. zusammenzuziehen. Im stromauf gelegenen und stromab gelegenen Kraftstoffpfad 100 und 110 sind eine Druckplatte 20, eine befestigte Platte 21, ein befestigter Kolben 22 und ein Zylinder 23 angeordnet.
  • Wie in den 2A und 2B gezeigt, besitzt die Druckplatte 20 einen mit einem Boden versehenen Druckplattenzylinder 200 und drei laschenartige Zapfen 201. Die Druckplattenzapfen 201 springen axial von einer Endfläche des Druckplattenzylinders 200 vor und sind in Umfangsrichtung angeordnet.
  • Wie in den 3A und 3B gezeigt, besitzt die scheibenförmige fixierte Platte 21 einen zentralen Abschnitt, in dem ein kreisscheibenförmiges erstes Durchgangsloch 210 der fixierten Platte ausgebildet ist. Zusätzlich ist die fixierte Platte 21 in Umfangsrichtung aufeinanderfolgend mit drei zweiten Durchgangslöchern 211 der fixierten Platte versehen, die das erste Durchgangsloch 210 der fixierten Platte umgeben. Den stromauf und stromab gelegenen Kraftstoffpfaden 110 und 100 wird gestattet, mit einander über die zweiten Durchgangslöcher 211 der fixierten Platte zu kommunizieren.
  • Wie in 1 gezeigt, ist die fixierte Platte 21 zwischen dem Düsenkörper 10 und dem Ventilkörper 11 eingeschlossen, um dadurch die fixierte Platte 21 in ihrer Position relativ zum Düsenkörper 10 und dem Ventilkörper 11 zu fixieren.
  • Bei der Druckplatte 20 steht der Drucklattenzylinder 200 in Kontakt mit dem piezoelektrischen Betätigungsglied 14. Zusätzlich wird den Druckplattenzapfen 201 gestattet, die entsprechenden zweiten Durchgangslöcher 211 der fixierten Platte derart zu durchdringen, daß die freien Enden der Zapfen 201 in Kontakt mit dem Zylinder 23 gelangen. Der Zylinder 23 ist geeignet, durch die Druckplatte 20 betätigt zu werden, wenn sich das piezoelektrische Betätigungsglied 14 ausdehnt.
  • Der Zylinder 23 ist auf der Seite des piezoelektrischen Betätigungsglieds 14 mit einer ersten Zylinderführungsbohrung 230 versehen und auf der Seite des Düsenkörpers 10 mit einer zweiten Zylinderführungsbohrung 231. Die zweite Zylinderführungsbohrung 231 weist einen Durchmesser auf, der kleiner ist als jener der ersten Zylinderführungsbohrung 230. Der zweite Nadelkolben 132 ist verschiebbar in die zweite Zylinderführungsbohrung 231 eingesetzt.
  • Die Düsennadel 13 besitzt einen äußeren Umfangsabschnitt, mit dem ein scheibenförmiger Federsitz 24 verbunden ist. Eine Nadelfeder 25 ist zwischen dem Nadelsitz 24 und dem Zylinder 23 eingespannt. Die Nadelfeder 25 belastet den Zylinder 23 in Richtung auf die Druckplatte 20 und das piezoelektrische Betätigungsglied 14, während die Düsennadel 13 in Ventilschließrichtung gespannt ist
  • Der befestigte Kolben 22 ist mit einem Körper 220 und einem Flansch 221 versehen. Der Körper 220 des befestigten Kolbens ist säulenförmig und besitzt einen größeren Durchmesser als der zweite Nadelkolben 132. Der Flansch 221 des fixierten Kolbens springt vom Körper 220 des fixierten Kolbens radial nach außen vor. Der Abstand vom Flansch 221 des fixierten Kolbens zum piezoelektrischen Betätigungsglied 14 ist kürzer gestaltet als der Abstand von der fixierten Platte 21 zum piezoelektrischen Betatigungsglied 14. Der Körper 220 des fixierten Kolbens ist verschiebbar mit seinem vorderen Ende über das erste Durchgangsloch 210 der fixierten Platte in die erste Zylinderführungsbohrung 230 eingesetzt.
  • Eine Haltefeder 26 ist zwischen dem Flansch 221 des fixierten Kolbens und dem Zylinder 200 der Druckplatte eingespannt. Die Haltefeder 26 belastet den Flansch 221 des fixierten Kolbens in Richtung auf die fixierte Platte 21, um den Flansch 221 des fixierten Kolbens gegen die fixierte Platte 21 zu drücken. Somit hält die Haltefeder 26 den fixierten Kolben 22 in seiner Position relativ zur fixierten Platte 21.
  • Im Zylinder 23 definieren der zweite Nadelkolben 132 und der Körper 220 des fixierten Kolbens eine öldichte Kammer 27.
  • Nachfolgend wird die Aktion des Kraftstoffeinspritzventils gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Die 1 zeigt das Kraftstoffeinspritzventil in geschlossenem Zustand. In diesem Zustand ist das piezoelektrische Betätigungsglied 14 bei entladener elektrischer Ladung zusammengezogen. Währenddessen wird der unter Hochdruck stehende Kraftstoff vom stromab gelegenen Kraftstoffpfad 100 über den Spalt zwischen der ersten Zylinderführungsbohrung 230 und dem Körper 220 des fixierten Kolbens und den Spalt zwischen der zweiten Zylinderführungsbohrung 231 und dem zweiten Nadelkolben 132 der öldichten Kammer 27 zugeführt. Somit wird der Druck in der öldichten Kammer 27 dem Druck im stromab gelegenen Kraftstoffpfad 100 gleichen.
  • Außerdem wird die Düsennadel 13 durch den in der öldichten Kammer 27 aufgebauten und auf den zweiten Nadelkolben 132 einwirkenden Druck und durch die Nadelfeder 25 in der Ventilschließrichtung belastet. Somit steht der nadelseitige Sitz 13 der Düsennadel 130 in Kontakt mit dem körperseitigen Sitz 102, um die Mündung 101 zu schließen.
  • Das piezoelektrische Betätigungsglied 14 wird sich, wenn es mit elektrischer Ladung geladen wird, ausdehnen, um den Zylinder 23 über die Druckplatte 20 zu betätigen. Insbesondere wird durch die Ausdehnung des piezoelektrischen Betätigungsglieds 14 der Zylinder 23 von der Seite des piezoelektrischen Betätigungsglieds 14 in Richtung auf den Düsenkörper 10 bewegt.
  • Wie oben erwähnt, ist der Durchmesser der zweiten Zylinderführungsbohrung 231 kleiner als jener der ersten Führungsbohrung 230. Deshalb bewegt sich bei der Ausdehnung des piezoelektrischen Betätigungsglieds 14 der Zylinder 23 in einer Richtung, in der er die zweite Zylinderführungsbohrung 230 vom Körper 220 des fixierten Kolbens abzieht, um dadurch das Fassungsvermögen der öldichten Bohrung 27 zu vergrößern.
  • Die Vergrößerung des Fassungsvermögens der öldichten Kammer 27 wird den Druck in der öldichten Kammer 27 vermindern. Als Ergebnis wird die Kraft verringert werden, die die Düsennadel 13 in die Ventilschließrichtung belastet, welche Kraft durch den in der öldichten Kammer 27 erzeugten Druck hervorgerufen worden wäre und auf den zweiten Nadelkolben 132 eingewirkt hätte.
  • Deshalb wird die die Düsennadel 13 in der Ventilöffnungsrichtung durch den im stromab gelegenen Kraftstoffpfad 100 erzeugten Kraftstoffdruck belastende Kraft größer als die die Düsennadel 13 in der Ventilschließrichtung belastende Kraft. Somit bewegt sich die Düsennadel 13 in der Ventilöffnungsrichtung und gestattet dabei, daß sich der nadelseitige Sitz 130 vom körperseitigen Sitz 102 abhebt. Die Folge ist, daß die Mündung 101 geöffnet und dadurch der Kraftstoff durch die Mündung 101 in den entsprechenden Zylinder des Verbrennungsmotors eingespritzt wird.
  • Dann wird sich das piezoelektrische Betätigungsglied 14 auf die Entladung seiner elektrischen Ladung folgend zusammenziehen. Das Zusammenziehen des piezoelektrischen Betätigungsglieds 14 gestattet es der Nadelfeder 25, die Druckplatte 20 und den Zylinder 23 auf die Seite des piezoelektrischen Betätigungsglieds 14 zurückzudrücken, um dadurch das Fassungsvermögen der öldichten Kammer 27zu reduzieren. Dadurch wird der Druck in der öldichten Kammer 27 angehoben, um dadurch die Kraft zu erhöhen, die die Düsennadel 13 in der Ventilschließrichtung belastet. Demgemäß bewegt sich die Düsennadel 13 in der Ventilschließrichtung. Indessen kommt der nadelseitige Sitz 130 in Kontakt mit dem körperseitigen Sitz 102, um die Mündung 101 zu schließen, was die Kraftstoffeinspritzung vollendet.
  • Bei dem Kraftstoffeinspritzventil gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Anzahl der Spalten auf zwei reduziert, d. h. auf den Spalt zwischen der ersten Zylinderführungsbohrung 230 und dem fixierten Kolben 22 und den Spalt zwischen der zweiten Zylinderführungsbohrung 231 und dem zweiten Nadelkolben 132. Somit wird bei der Ventilöffnungsaktion die Kraftstoffmenge, die vom stromab gelegenen Kraftstoffpfad 100 zur öldichten Kammer 27 durchtritt, reduziert, wodurch die Effizienz der Übertragung der Betätigungskraft verbessert wird.
  • Des weiteren wird der fixierte Kolben 22 durch die Haltefeder 26 in seiner Position relativ zur fixierten Platte 21 gehalten, während in der Umfangsrichtung und der radialen Richtung die Aussparung eines gewissen Abstands bewirkt wird. Demgemäß kann der fixierte Kolben 22 gegenüber den Bohrungen im Zylinder 23 ausgerichtet eingebaut werden. Insbesondere kann der fixierte Kolben 22 derart eingebaut werden, daß er längs und innerhalb des Zylinders 23 verschiebbar ist. Auf diese Weise kann der Einbau des fixierten Kolbens 22 erleichtert werden.
  • Dank der oben beschriebenen Art des Zusammenbaus muß die Koaxialität zwischen den beiden Bohrungen des Zylinders 23 (d. h. die erste und die zweite Zylinderführungsbohrung 230 und 231) nicht berücksichtigt werden, wenn der Zylinder 23 hergestellt wird. Dadurch kann die Herstellung und Montage (processability) des Zylinders 23 beachtlich verbessert werden.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • Unter Bezugnahme auf die 4 bis 5B wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform im wesentlichen durch die spezielle Konstruktion zum Festhalten und zur Positionierung des fixierten Kolbens 22 in seiner Lage relativ zur fixierten Platte 21. Weil die anderen Komponenten die gleichen bleiben wie jene der ersten Ausführungsform, wird die Beschreibung nachfolgend auf die Unterschiede konzentriert.
  • Wie in den 5A und 5B gezeigt, ist die fixierte Platte 21 nicht mit dem ersten Durchgangsloch 210 der fixierten Platte versehen (siehe 3Ad3B).
  • Wie in 4 gezeigt, ist der Körper 220 des fixierten Kolbens 22 verschiebbar in die erste Zylinderführungsbohrung 230 eingesetzt. Zusätzlich ist der Abstand vom Flansch 221 des fixierten Kolbens zum Zylinder 23 kürzer gestaltet als der Abstand von der fixierten Platte 21 zum Zylinder 23.
  • Die Haltefeder 26 ist zwischen dem Flansch 221 des fixierten Kolbens und dem Zylinder 23 eingespannt. Die Haltefeder 26 drückt den Flansch 221 des fixierten Kolbens gegen die fixierte Platte 21, um den fixierten Kolben 22 in der Position relativ zur fixierten Platte 21 festzuhalten.
  • Bei der zweiten Ausführungsform wird ähnlich der ersten Ausführungsform die aus dem stromab gelegenen Kraftstoffpfad 100 über die Spalten in die öldichte Kammer 27 übertretende Kraftstoffmenge bei der Ventilöffnungsaktion reduziert, wodurch die Effizienz der Übertragung der Betätigungskraft verbessert wird. Zusätzlich kann der Einbau des fixierten Kolbens 22 erleichtert werden, während die Herstellung des Zylinders 23 beachtlich verbessert wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - JP 2007-500304 A [0002, 0003]
    • - JP 2007-232379 [0004]

Claims (7)

  1. Kraftstoffeinspritzventil umfassend: einen Körper (10, 11); einen im Körper (10, 11) ausgebildeten Pfad (100, 110) für unter Hochdruck stehenden Kraftstoff; eine im Körper (10, 11) ausgebildete und mit dem Pfad (100, 110) für den unter Hochdruck stehenden Kraftstoff verbundene Mündung (101) und eine Düsennadel (13), die die Mündung (101) mit ihrem spitzen Ende öffnet und schließt, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftstoffeinspritzventil weiter umfaßt: ein piezoelektrisches Betätigungsglied (14), das sich mit der Ladung/Entladung einer elektrischen Ladung ausdehnt/zusammenzieht; einen durch das piezoelektrische Betätigungsglied (14) betätigten Zylinder (23); eine im Zylinder (23) ausgebildete erste Zylinderführungsbohrung (230); eine zweite im Zylinder (23) ausgebildete Zylinderführungsbohrung (231) mit einem Durchmesser kleiner als der der ersten Zylinderführungsbohrung (230); eine am Körper (10, 11) fixierte Platte (21); einen verschiebbar in die erste Zylinderführungsbohrung (230) eingesetzten, fixierten Kolben (22); eine Haltefeder (26), die den fixierten Kolben (22) gegen die fixierte Platte (21) spannt, um den fixierten Kolben (22) relativ zur fixierten Platte (21) in Position zu halten; einen an einem Ende der Düsennadel (13) ausgebildeten Nadelkolben (132), der verschiebbar in die zweite Zylinderführungsbohrung (231) eingesetzt ist; und eine durch den Nadelkolben (132) und den fixierten Kolben (22) im Zylinder (23) definierte öldichte Kammer (27); wobei, wenn der Zylinder (23) sich bei Ausdehnung des piezoelektrischen Betätigungsglieds (14) bewegt, das Fassungsvermögen der öldichten Kammer (27) derart vergrößert wird, daß die Düsennadel (13) die Mündung (101) öffnet; und, wenn sich beim Zusammenziehen des piezoelektrischen Betätigungsglieds (14) der Zylinder (23) bewegt, das Fassungsvermögen der öldichten Kammer (27) derart verkleinert wird, daß die Düsennadel (13) die Mündung (101) schließt.
  2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, bei welchem der Zylinder (23) sich in einer Richtung bewegt, in der er die zweite Zylinderführungsbohrung (231) vom fixierten Kolben (22) abzieht.
  3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, bei welchem ein Durchgangsloch (210) in der fixierten Platte (21) ausgebildet ist; und eine Mehrzahl von Durchgangslöchern (211), die die Kommunikation der stromauf und der stromab gelegenen Kraftstoffpfade (110, 100) gestatten, auf einem das Durchgangsloch (219) umgebenden Umkreis der fixierten Platte (21) vorgesehen sind.
  4. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 3, bei welchem am fixierten Kolben (22) ein Flansch (221) ausgebildet ist, der vom fixierten Kolben (22) radial auswärts vorspringt, und der fixierte Kolben (22) über das Durchgangsloch (210) derart eingesetzt ist, daß der Flansch (221) relativ zur fixierten Platte (21) auf der Seite des piezoelektrischen Betätigungsglieds (14) positioniert ist.
  5. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, bei welchem eine Mehrzahl von Durchgangslöchern (211), die die Kommunikation der stromauf und der stromab gelegenen Kraftstoffpfade (110, 100) gestatten, in Umfangsrichtung auf der fixierten Platte (21) vorgesehen sind.
  6. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 5, bei welchem am fixierten Kolben (22) ein Flansch (221) ausgebildet ist, der vom fixierten Kolben (22) radial auswärts vorspringt, und der fixierte Kolben (22) derart in Kontakt mit der fixierten Platte (21) steht, daß der Flansch (221) relativ zur fixierten Platte (21) auf der Seite des Zylinders (23) positioniert ist.
  7. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, bei welchem das Kraftstoffeinspritzventil weiter eine Druckplatte (20) umfaßt, die geeignet ist, die Ausdehnung des piezoelektrischen Betätigungsglieds (14) auf den Zylinder (23) zu übertragen, wobei die Druckplatte (20) einen mit einem Boden versehenen Druckplattenzylinder (200) aufweist, sowie eine Anzahl von plattenförmigen Druckplattenzapfen (201), die axial von einer Endfläche des Druckplattenzylinders (200) vorspringen und in Umfangsrichtung angeordnet sind.
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