HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
(Technisches Gebiet der Erfindung)(Technical Field of the Invention)
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil zum
Einspritzen von Kraftstoff in einen Verbrennungsmotor.The
The present invention relates to a fuel injection valve for
Injecting fuel into an internal combustion engine.
(Stand der Technik)(State of the art)
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.
Zum Zeitpunkt nach dem Öffnen des Ventils steht der die
angehobene Nadel in Schließrichtung des Ventils belastende Druck
im Gleichgewicht mit dem die Düsennadel in die Öffnungsrichtung
des Ventils belastenden Druck. Deshalb ist keine große
Betätigungskraft erforderlich, jedoch ist es erforderlich,
eine große Bewegung sicherzustellen.in the
Generally, a direct drive fuel injector refers
to a valve, where a nozzle needle by transmission
the driving force of a piezoelectric actuator via
a hydraulic or mechanical mechanism is driven.
At the time after opening the valve is the
raised needle in the closing direction of the valve loading pressure
in balance with the nozzle needle in the opening direction
the valve loading pressure. That's why not a big one
Operating force required, but it is necessary to
to ensure a big movement.
Ein
im US-Patent 6,776,354 offenbartes Kraftstoffeinspritzventil
ist ein Kraftstoffeinspritzventil mit Direktantrieb. Dieses direkt
angetriebene Kraftstoffeinspritzventil ist geeignet, die Düsennadel
durch Ausdehnung des piezoelektrischen Betätigungsglieds
durch die Ladung elektrischer Ladungen in der Schließrichtung
zu betätigen. Zudem ist dieses direkt angetriebene Kraftstoffeinspritzventil
geeignet, die Düsennadel in der Ventilöffnungsrichtung
durch Zusammenziehen des piezoelektrischen Betätigungsglieds
durch Entladung der elektrischen Ladungen zu bewegen.An im U.S. Patent 6,776,354 disclosed fuel injection valve is a direct injection fuel injection valve. This direct-drive fuel injection valve is adapted to actuate the nozzle needle by expanding the piezoelectric actuator by the charge of electric charges in the closing direction. In addition, this direct-drive fuel injection valve is adapted to move the nozzle needle in the valve opening direction by contracting the piezoelectric actuator by discharging the electric charges.
Das
in dem oben erwähnten US-Patent 6,776,354 offenbarte,
direkt angetriebene Kraftstoffeinspritzventil ist derart gestaltet,
daß der Vergrößerungsfaktor für
den Hub (Hubvergrößerungsfaktor = Hub der Düsennadel/Betrag
der Ausdehnung oder Zusammenziehung) nach der Ventilöffnung
größer wird als jener beim Beginn der Ventilöffnung.
Deshalb kann beim Beginn der Ventilöffnung eine größere
Betätigungskraft erhalten werden, während ein
großes Ausmaß des Hubs der Düsennadel
zur auf die Ventilöffnung folgenden Zeit der Anhebung der
Düsennadel sichergestellt werden kann. Deshalb kann das
im US-Patent 6,776,354 offenbarte,
direkt angetriebene Kraftstoffeinspritzventil im Vergleich zu jenen
piezoelektrischen Betätigungsgliedern, die einen konstanten
Vergrößerungsfaktor aufweisen, die Energie reduzieren,
die in das piezoelektrische Betätigungsglied geladen wird.
Mit anderen Worten, das im US-Patent
6,776,354 offenbarte direkt angetriebene Kraftstoffeinspritzventil
kann die Energieeffizienz verbessern.That in the above mentioned U.S. Patent 6,776,354 disclosed directly driven fuel injection valve is designed such that the magnification factor for the stroke (Hubvergrößerungsfaktor = stroke of the nozzle needle / amount of expansion or contraction) after the valve opening is greater than that at the beginning of the valve opening. Therefore, a larger operating force can be obtained at the start of the valve opening, while a large extent of the stroke of the nozzle needle can be ensured at the time following the valve opening of the raising of the nozzle needle. That is why this can be done in the U.S. Patent 6,776,354 disclosed directly driven fuel injection valve compared to those piezoelectric actuators having a constant magnification factor, reduce the energy that is loaded into the piezoelectric actuator. In other words, that in the U.S. Patent 6,776,354 disclosed direct-drive fuel injector can improve energy efficiency.
Jedoch
kann das vom US-Patent 6,776,354 offenbarte
Schema des Schließens eines Ventils durch Laden elektrischer
Ladungen ein Problem verursachen. Insbesondere ist bei einem solchen
Schema während des Betriebs des Verbrennungsmotors die
Zeitspanne, während welcher das piezoelektrische Betätigungsglied
mit Hochspannung beaufschlagt wird, länger als die Zeitspanne,
während welcher es mit Niederspannung beaufschlagt wird.
Aus diesem Grunde besteht für das piezoelektrische Betätigungsglied
die Gefahr eines dielektrischen Durchschlags. Das Auftreten eines
dielektrischen Durchschlags kann zu einer Verschlechterung der Zuverlässigkeit
(Lebensdauer und dergleichen) des piezoelektrischen Betätigungsglieds
führen.However, that can be done by the U.S. Patent 6,776,354 revealed scheme of closing a valve by charging electrical charges cause a problem. In particular, in such a scheme during operation of the internal combustion engine, the period of time during which the piezoelectric actuator is subjected to high voltage, longer than the period during which it is subjected to low voltage. For this reason, there is a risk of dielectric breakdown for the piezoelectric actuator. The occurrence of dielectric breakdown may result in deterioration of the reliability (life and the like) of the piezoelectric actuator.
KURZE ZUSAMENFASSUNG DER ERFINDUNGBRIEF SUMMARY OF THE INVENTION
Die
vorliegende Erfindung entstand angesichts des oben beschriebenen
Problems und hat die Aufgabe, die Zuverlässigkeit eines
piezoelektrischen Betätigungsglieds bei einem direkt angetriebenen Kraftstoffeinspritzventil
zu verbessern, das die Energieeffizienz durch Änderung
eines Hubvergrößerungsfaktors verbessert.The
The present invention has been made in light of the above
Problems and has the task, the reliability of a
piezoelectric actuator in a direct-drive fuel injection valve
to improve that energy efficiency through change
a Hubvergrößerungsfaktor improved.
Um
die obige Aufgabe zu lösen sieht die vorliegenden Erfindung
nach einem Aspekt ein Kraftstoffeinspritzventil vor, bei welchem
ein Körper (10, 11) mit einer Mündung
(101) versehen ist, die aus einem Kraftstoff führenden
Kraftstoffpfad (100, 11) ausmündet, und
die im Bereich der Spitze einer Nadel (13) geöffnet
und geschlossen wird, das einschließt: ein Betätigungsglied
(14), das sich unter der Wirkung der Ladung und Entladung
elektrischer Ladungen ausdehnt und zusammenzieht; ein betätigtes
Element (20–24), das in der Ventilschließrichtung
der Nadel (13) betätigt wird, wenn sich das Betätigungsglied (14)
ausdehnt; und zwei Typen von Hebeln (25, 26), die
die Hubrichtung des angetriebenen Elements (20–24)
umkehren und den Hub auf die Nadel (13) übertragen,
wobei der Hub erzeugt wird, wenn sich das Betätigungsglied
ausdehnt und die zwei Typen von Hebeln (25, 26)
entsprechende Hebelverhältnisse aufweisen, die sich von
einander unterscheiden, und die Nadel (13) während
der Anfangsphase der Ausdehnung des Betätigungsglieds (14)
in der Ventilöffnungsrichtung durch den Hebel betätigt
wird, der ein kleines Hebelverhältnis aufweist, und die
Nadel (13) während der späteren Phase
der Ausdehnung des Betätigungsglieds (14) in der
Ventilöffnungsrichtung durch den Hebel betätigt
wird, der ein großes Hebelverhältnis aufweist.In order to achieve the above object, in one aspect, the present invention provides a fuel injection valve in which a body ( 10 . 11 ) with a mouth ( 101 ), which consists of a fuel-carrying fuel path ( 100 . 11 ), and in the area of the tip of a needle ( 13 ) is opened and closed, which includes: an actuator ( 14 ) which expands and contracts under the effect of the charge and discharge of electric charges; an actuated element ( 20 - 24 ), which in the valve closing direction of the needle ( 13 ) is actuated when the actuator ( 14 ) expands; and two types of levers ( 25 . 26 ), which determines the stroke direction of the driven element ( 20 - 24 ) and reverse the stroke on the needle ( 13 ), wherein the stroke is generated when the actuator expands and the two types of levers ( 25 . 26 ) have corresponding leverage ratios that are different from each other, and the needle ( 13 ) during the initial phase of expansion of the actuator ( 14 ) is operated in the valve opening direction by the lever having a small lever ratio, and the needle ( 13 ) during the later phase of expansion of the actuator ( 14 ) is operated in the valve opening direction by the lever having a large lever ratio.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
In
den beigefügten Zeichnungen istIn
the attached drawings
1 eine
Querschnittsansicht, die die Konstruktion eines Kraftstoffeinspritzventils
gemäß einer ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt; 1 a cross-sectional view showing the construction of a fuel injection valve according to a first embodiment of the present invention;
2A eine
Seitenansicht, die eine erste Platte des in 1 gezeigten
Kraftstoffeinspritzventils zeigt; 2A a side view showing a first plate of the in 1 shows the fuel injection valve shown;
2B eine
die erste Platte zeigende Ansicht von rechts; 2 B a view showing the first disc from the right;
3 eine
Seitenansicht, die eine zweite Platte des in 1 gezeigten
Kraftstoffeinspritzventils zeigt; 3 a side view showing a second plate of the in 1 shows the fuel injection valve shown;
4 eine
perspektivische Ansicht eines ersten hebelaktivierten Betätigungshebels
des in 1 gezeigten Kraftstoffeinspritzventils; 4 a perspective view of a first lever-activated operating lever of in 1 shown fuel injection valve;
5 eine
perspektivische Ansicht eines zweiten hebelaktivierten Betätigungshebels
des in 1 gezeigten Kraftstoffeinspritzventils; 5 a perspective view of a second lever-activated operating lever of in 1 shown fuel injection valve;
6 eine
Querschnittsansicht eines Hauptteils des dargestellten Kraftstoffeinspritzventils
einschließlich des ersten und des zweiten hebelaktivierten
Betätigungshebels längs der Linie A-A in 1; 6 a cross-sectional view of a main part of the illustrated fuel injection valve including the first and the second lever-activated operating lever along the line AA in 1 ;
7 eine
Darstellung der Beziehung zwischen der auf eine Düsennadel
in Öffnungsrichtung des Ventils ausgeübten Last
und dem Betrag der Verschiebung der Düsennadel und 7 a representation of the relationship between the force exerted on a nozzle needle in the opening direction of the valve load and the amount of displacement of the nozzle needle and
8 eine
Querschnittsansicht, die die Konstruktion eines Kraftstoffeinspritzventils
gemäß einer zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt. 8th Fig. 12 is a cross-sectional view showing the construction of a fuel injection valve according to a second embodiment of the present invention.
DEAILLIERTE BESCHREIBUNG DER
BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMENDEAILLED DESCRIPTION OF THE
PREFERRED EMBODIMENTS
Unter
Bezugnahe auf die beigefügten Zeichnungen werden nachfolgend
einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Bei den unten erläuterten Ausführungsformen, sind,
um Wiederholungen zu vermeiden, Elemente, die identisch oder einander ähnlich
sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Under
Reference will be made to the accompanying drawings below
some embodiments of the present invention are described.
In the embodiments explained below,
To avoid repetition, elements that are identical or similar
are provided with the same reference numerals.
(Erste Ausführungsform)First Embodiment
Ein
Kraftstoffeinspritzventil gemäß der ersten Ausführungsform
ist auf dem Kopf eines jeden der bei einem Verbrennungsmotor (insbesondere
einem nicht gezeigten Dieselmotor) vorgesehenen Zylinder vorgesehen,
um in einem (nicht gezeigten) Kraftstoffspeicher vorhandenen Kraftstoff
in den Zylinder einzuspritzen.One
Fuel injection valve according to the first embodiment
is on the head of each one of an internal combustion engine (in particular
provided a diesel engine, not shown) provided cylinder,
to fuel in a (not shown) fuel storage
to inject into the cylinder.
Es
sollte verstanden werden, daß in 1 zwischen
dem links von der Mittellinie X gezeigten Querschnitt und dem auf
der rechten Seite der Mittellinie X gezeigten Querschnitt eine Winkeldifferenz von
90 Grad besteht.It should be understood that in 1 there is an angular difference of 90 degrees between the cross section shown to the left of the center line X and the cross section shown on the right side of the center line X.
1 ist
eine Querschnittsansicht, die die Konstruktion eines Kraftstoffeinspritzventils
gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
Wie in 1 gezeigt, besitzt das Kraftstoffeinspritzventil
einen Körper, der in einen im wesentlichen zylindrischen
Düsenkörper 10 und einen im wesentlichen
zylindrischen, piezoelektrischen Ventilkörper 11 (nachfolgend
einfach als „Ventilkörper” bezeichnet)
aufgeteilt ist. Diese Körper 10 und 11 sind
in der axialen Richtung des Kraftstoffeinspritzventils in Reihe
angeordnet und werden durch eine im wesentlichen zylindrische Haltemutter 12 zu
einer Einheit zusammengefaßt. 1 FIG. 10 is a cross-sectional view showing the construction of a fuel injection valve according to a first embodiment. FIG. As in 1 shown, the fuel injection valve has a body which is in a substantially cylindrical nozzle body 10 and a substantially cylindrical piezoelectric valve body 11 (hereinafter simply referred to as "valve body") is divided. These bodies 10 and 11 are arranged in series in the axial direction of the fuel injection valve and are defined by a substantially cylindrical retaining nut 12 combined into one unit.
Der
Ventilkörper 11 ist mit einem stromauf gelegenen
Kraftstoffpfad 110 versehen, der unter Hochdruck stehenden
Kraftstoff vom Kraftstoffsammler zuleitet. Der Düsenkörper 10 ist
mit einem stromab gelegenen, zum Düsenende des Düsenkörpers führenden
Kraftstoffpfad 100 versehen.The valve body 11 is with an upstream fuel path 110 provided, which supplies fuel under high pressure from the fuel collector. The nozzle body 10 is with a downstream, leading to the nozzle end of the nozzle body fuel path 100 Mistake.
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 mit einem düsenseitigen Sitz 102 derart versehen,
daß er sich stromauf von der Mündung 101 befindet.The nozzle end of the nozzle body 10 is with a mouth 101 provided by the downstream fuel path 100 supplied, high-pressure fuel injected into the cylinder of the internal combustion engine. The nozzle end of the nozzle body 10 is also with a nozzle-side seat 102 provided so that it is upstream of the mouth 101 located.
Die
Mündung 101 wird durch eine im wesentlichen zylindrische
Düsennadel 13 geöffnet und geschlossen.
Die Düsennadel 13 ist mit einem Nadelkolben 130 versehen,
der verschiebbar durch eine Düsenführungsbohrung 103 des
Düsenkörpers 10 gehalten wird. Die Düsennadel 13 besitzt
ein Ende auf der Seite der Mündung 101 (d. h.
das der Mündung zugeordnete Ende der Düsennadel 13).
Das Ende ist mit einer konischen, nadelseitigen Sitzfläche versehen.
Durch die hin- und hergehende Bewegung der Düsennadel 13 kommt
der nadelseitige Sitz in und außer Kontakt mit dem düsenseitigen
Sitz 102, um die Mündung 101 zu schließen
bzw. zu öffnen.The estuary 101 is through a substantially cylindrical nozzle needle 13 opened and closed. The nozzle needle 13 is with a needle piston 130 provided, which is displaceable through a nozzle guide bore 103 of the nozzle body 10 is held. The nozzle needle 13 has an end on the side of the mouth 101 (ie the end of the nozzle needle associated with the mouth 13 ). The end is provided with a conical, needle-side seat. By the reciprocating movement of the nozzle needle 13 comes the needle-side seat in and out of contact with the nozzle-side seat 102 to the mouth 101 to close or open.
Die
Düsennadel 13 besitzt ein von der Seite der Mündung
abgewandtes Ende (d. h. das hintere Ende der Düsennadel 13).
Das Ende ragt aus der von der Mündung abgewandten Endfläche 104 (nachfolgend
als „hintere Düsenendfläche” bezeichnet)
des Düsenkörpers 10 hervor. Das von der
Seite der Mündung abgewandtes Ende der Düsennadel 13 ist
mit einem radial auswärts vorspringenden Flansch 132 versehen.The nozzle needle 13 has an end remote from the side of the mouth (ie, the rear end of the nozzle needle 13 ). The end protrudes from the end face facing away from the mouth 104 (hereinafter referred to as "rear nozzle end surface") of the nozzle body 10 out. The end of the nozzle needle facing away from the side of the mouth 13 is with a radially outwardly projecting flange 132 Mistake.
Im
stromauf gelegenen Kraftstoffpfad 110 ist ein piezoelektrisches
Betätigungsglied 14 untergebracht, in dem eine
Anzahl piezoelektrischer Elemente gestapelt sind, die sich durch
Laden oder Entladen einer elektrischen Ladung ausdehnen bzw. zusammenziehen
können. Im stromauf gelegenen Kraftstoffpfad 110 sind
zu betätigende Elemente angeordnet, die einen ersten Zylinder 20,
einen zweiten Zylinder 21, einen Kolben 22, eine
erste Platte 23 und eine zweite Platte 24 einschließen.
Außerdem sind im stromauf gelegenen Kraftstoffpfad 110 zwei
erste Hebel 25 und zwei zweite Hebel 26 abgeordnet.In the upstream fuel path 110 is a piezoelectric actuator 14 underweight body in which a number of piezoelectric elements are stacked, which can expand or contract by charging or discharging an electric charge. In the upstream fuel path 110 are arranged actuated elements, which are a first cylinder 20 , a second cylinder 21 , a piston 22 , a first record 23 and a second plate 24 lock in. Also, in the upstream fuel path 110 two first levers 25 and two second levers 26 seconded.
Der
erste Zylinder 20 besitzt eine mit einem Boden versehene
zylindrische Gestalt, in der eine erste Zylinderführungsbohrung 200 ausgebildet
ist. Der Boden des ersten Zylinders 20 steht in Kontakt mit
dem piezoelektrischen Betätigungsglied 14. Der erste
Zylinder 20 ist geeignet, durch die Ausdehnung des piezoelektrischen
Betätigungsglieds 14 in der Ventilschließrichtung
der Düsennadel 13 (in 1 gesehen
nach unten) betätigt zu werden.The first cylinder 20 has a bottomed cylindrical shape in which a first cylinder guide bore 200 is trained. The bottom of the first cylinder 20 is in contact with the piezoelectric actuator 14 , The first cylinder 20 is suitable, by the extension of the piezoelectric actuator 14 in the valve closing direction of the nozzle needle 13 (in 1 seen down) to be actuated.
Der
zweite Zylinder 21 weist ebenfalls eine mit einem Boden
versehene zylindrische Gestalt auf, in der eine zweite Zylinderführungsbohrung 210 ausgebildet
ist. Der zweite Zylinder 21 besitzt ein Öffnungsende,
das mit einem zweiten Zylinderflansch 211 versehen ist,
der radial nach außen vorspringt. Der zweite Zylinder 21 ist
verschiebbar, mit seinem Boden voran, in die erste Zylinderführungsbohrung 200 eingesetzt,
wobei der zweite Zylinderflansch 211 über die
zweite Zylinderführung 200 hinausragt.The second cylinder 21 also has a bottomed cylindrical shape in which a second cylinder guide bore 210 is trained. The second cylinder 21 has an opening end that with a second cylinder flange 211 is provided, which projects radially outward. The second cylinder 21 is slidable, with its bottom forward, into the first cylinder guide bore 200 used, with the second cylinder flange 211 over the second cylinder guide 200 protrudes.
Der
eine säulenförmige Gestalt aufweisende Kolben 22 besitzt
ein Ende, das verschiebbar in die zweite Zylinderführungsbohrung 210 eingesetzt
ist, während das andere Ende aus der zweiten Zylinderführungsbohrung 210 herausragt.The piston having a columnar shape 22 has an end slidably in the second cylinder guide bore 210 is inserted while the other end of the second cylinder guide bore 210 protrudes.
Die 2A und 2B sind
Ansichten der ersten Platte 23 von vorn bzw. von rechts.
Wie in den 2A und 2B gezeigt,
besitzt die erste Platte 23 einen plattenförmigen
ersten Plattenkörper 230, ein im Mittelabschnitt
des ersten Plattenkörpers 230 ausgebildetes, die
erste Platte durchquerendes Loch 231 und zwei erste Plattenzapfen 232,
die von beiden Enden des ersten Plattenkörpers 230 vorspringen.The 2A and 2 B are views of the first plate 23 from the front or from the right. As in the 2A and 2 B shown, owns the first plate 23 a plate-shaped first plate body 230 , a in the central portion of the first plate body 230 trained, the first plate traversing hole 231 and two first plate pins 232 coming from both ends of the first plate body 230 protrude.
Die
erste Platte 23 ist derart angeordnet, daß der
erste Plattenkörper 230 in Kontakt mit dem zweiten
Zylinderflansch 211 steht und die ersten Plattenzapfen 232 sich
in Richtung auf die hintere Düsenendfläche 104 erstrecken.
Dem Kolben 22 ist ermöglicht, sich durch das Loch 231 in
Richtung auf die zweite Platte 23 zu erstrecken.The first plate 23 is arranged such that the first plate body 230 in contact with the second cylinder flange 211 stands and the first plate pin 232 towards the rear nozzle end surface 104 extend. The piston 22 is possible to get through the hole 231 towards the second plate 23 to extend.
Die 3 ist
eine Ansicht von vorn auf die zweite Platte 24. Wie in 3 gezeigt,
besitzt die zweite Platte 24 einen plattenförmigen
zweiten Plattenkörper 240, eine in einem mittleren
Abschnitt des zweiten Plattenkörpers 240 ausgebildete,
konische Ausnehmung 241 und zwei von beiden Enden des zweiten
Plattenkörpers vorspringende, zweite Plattenzapfen 242.
Die beiden zweiten Plattenzapfen 242 erstrecken sich in
der gleichen Richtung und rechtwinklig zum zweiten Plattenkörper 240.The 3 is a front view of the second plate 24 , As in 3 shown, owns the second plate 24 a plate-shaped second plate body 240 one in a central portion of the second plate body 240 trained, conical recess 241 and two projecting second pin from both ends of the second plate body 242 , The two second plate pins 242 extend in the same direction and at right angles to the second plate body 240 ,
Die
zweite Platte 24 ist derart angeordnet, daß das
zur Spitze hin gerichtete Ende des Kolbens 22 in Kontakt
mit der Ausnehmung 241 kommt. Das vorstehende Ende des
Kolbens 22, d. h. der Abschnitt, der in Kontakt mit der
Ausnehmung 241 gelangt, hat eine sphärische Gestalt.The second plate 24 is arranged such that the tip towards the end of the piston 22 in contact with the recess 241 comes. The protruding end of the piston 22 ie the section that is in contact with the recess 241 has a spherical shape.
Wie
in 1 gezeigt, sind die zwei ersten Hebel 25 zwischen
den ersten Plattenzapfen 232 und der hintere Düsenendfläche 104,
sowie zwischen dem Nadelflansch 132 und der hinteren Düsenendfläche 104 angeordnet.
Die Anordnung ist so getroffen, daß ein erster Plattenzapfen 232 in
Kontakt mit einem ersten Hebel 25 gelangt und der andere
erste Plattenzapfen 232 in Kontakt mit dem anderen ersten Hebel 25.
Die 6 ist eine Querschnittsansicht eines Hauptteils
des Kraftstoffeinspritzventils der vorliegenden Ausführungsform
längs der Linie A-A in 1, der die
zwei ersten Hebel 25 und die zwei zweiten Hebel 26 einschließt.
Wie in 6 gezeigt, sind die zwei ersten Hebel 25 derart
vorgesehen, daß sie einander zugewandt sind und die Düsennadel 13 zwischen
sich einschließen.As in 1 shown are the two first levers 25 between the first plate pin 232 and the rear nozzle end surface 104 , as well as between the needle flange 132 and the rear nozzle end surface 104 arranged. The arrangement is such that a first plate pin 232 in contact with a first lever 25 passes and the other first plate pin 232 in contact with the other first lever 25 , The 6 FIG. 15 is a cross-sectional view of a main part of the fuel injection valve of the present embodiment along the line AA in FIG 1 that the first two levers 25 and the two second levers 26 includes. As in 6 shown are the two first levers 25 provided so that they face each other and the nozzle needle 13 between them.
Die 4 ist
eine perspektivische Ansicht des ersten Hebels 25. Wie
in 4 gezeigt, hat jeder erste Hebel 25 eine
rechtwinklige Quaderform und besitzt eine der hinteren Düsenendfläche 104 gegenüberliegende
Fläche. Die der hinteren Düsenendfläche 104 gegenüberliegende
Fläche ist mit einer ersten Stützrippe 250 versehen,
die als Hebelgelenk dient und in Kontakt mit der hinteren Düsenendfläche 104 steht.
Außerdem hat der erste Hebel 25 eine Fläche,
die dem Plattenzapfen 232 und dem Nadelflansch 132 gegenüberliegt.
Diese Fläche ist mit einem ersten Krafteinleitungsvorsprung 251 versehen, der
als Krafteinleitungsstelle für den Hebel dient und in Kontakt
mit dem ersten Plattenbolzen 232 steht, und mit einem ersten
Aktionsvorsprung 252, der als Aktionsstelle des Hebels
dient und mit dem Nadelflansch 132 in Kontakt steht.The 4 is a perspective view of the first lever 25 , As in 4 Everybody has their first lever 25 a rectangular parallelepiped shape and has one of the rear nozzle end surface 104 opposite surface. The rear nozzle end surface 104 opposite surface is with a first support rib 250 provided, which serves as a lever joint and in contact with the rear nozzle end face 104 stands. Besides, the first lever has 25 a surface corresponding to the plate pin 232 and the needle flange 132 opposite. This surface is with a first force introduction projection 251 provided, which serves as a force introduction point for the lever and in contact with the first plate pin 232 stands, and with a first action lead 252 acting as an action point of the lever and with the needle flange 132 in contact.
Wenn
die horizontale Distanz zwischen der Stützrippe 250 und
dem Kraftein-leitungsvorsprung 251 L1 ist und die horizontale
Distanz zwischen der Stützrippe 250 und dem Aktionsvorsprung 252 L2, kann
ein Hebelverhältnis R1 des Hebels 24 wie folgt ausgedrückt
werden: R1 = L2/L1. When the horizontal distance between the support rib 250 and the force introduction lead 251 L1 is and the horizontal distance between the support rib 250 and the action lead 252 L2, can leverage ratio R1 of the lever 24 expressed as follows: R1 = L2 / L1.
Wie
in 1 gezeigt, sind die zwei zweiten Hebel 26 zwischen
den zweiten Plattenzapfen 242 und der hinteren Düsenendfläche 104,
sowie zwischen dem Nadelflansch 132 und der hinteren Düsenendfläche 104 angeordnet.
Wie in 6 gezeigt, sind die zwei zweiten Hebel 26 derart
vorgesehen, daß sie einander zugewandt sind und die Düsennadel 13 zwischen
sich einschließen. Außerdem sind die ersten und
die zweiten Hebel 25 und 26 abwechselnd mit einem
Abstand von 90 Grad um die Düsennadel 13 angeordnet.
Die Anordnung ist so gestaltet, daß ein zweiter Plattenzapfen 242 in
Kontakt mit einem zweiten Hebel 26 und der andere Plattenzapfen 242 in
Kontakt mit dem anderen zweiten Hebel 26 gelangt.As in 1 shown are the two second levers 26 between the second plate pin 242 and the rear nozzle end surface 104 , as well as between the needle flange 132 and the rear nozzle end surface 104 arranged. As in 6 shown are the two second levers 26 provided so that they face each other and the nozzle needle 13 between them. In addition, the first and the second lever 25 and 26 alternately at a 90 degree distance around the nozzle needle 13 arranged. The arrangement is designed so that a second pin plate 242 in contact with a second lever 26 and the other plate pin 242 in contact with the other second lever 26 arrives.
Die 5 ist
eine perspektivische Ansicht des zweiten Hebels 26. Wie
in 5 gezeigt, weist jeder zweite Hebel 26 eine
rechtwinklige Quaderform auf und besitzt eine der hinteren Düsenendfläche 104 gegenüberliegende
Fläche. Die der hinteren Düsenendfläche 104 gegenüberliegende
Fläche ist mit einer zweiten Stützrippe 260 versehen,
die als Hebelgelenk dient und in Kontakt mit der hinteren Düsenendfläche 104 steht.
Außerdem hat der zweite Hebel 26 eine Fläche,
die dem zweiten Plattenzapfen 232 und dem Nadelflansch 132 gegenüberliegt.
Diese Fläche ist mit einem zweiten Krafteinleitungsvorsprung 261 versehen,
der als Krafteinleitungsstelle für den Hebel dient und
in Kontakt mit dem zweiten Plattenbolzen 242 steht, und
mit einem zweiten Aktionsvorsprung 262, der als Aktionsstelle
des Hebels dient und mit dem Nadelflansch 132 in Kontakt
steht.The 5 is a perspective view of the second lever 26 , As in 5 shown, every second lever points 26 a rectangular parallelepiped shape and has one of the rear nozzle end surface 104 opposite surface. The rear nozzle end surface 104 opposite surface is with a second support rib 260 provided, which serves as a lever joint and in contact with the rear nozzle end face 104 stands. Besides, the second lever has 26 an area corresponding to the second plate pin 232 and the needle flange 132 opposite. This surface is with a second force introduction projection 261 provided, which serves as a force introduction point for the lever and in contact with the second plate pin 242 stands, and with a second action lead 262 acting as an action point of the lever and with the needle flange 132 in contact.
Wenn
die horizontale Distanz zwischen der zweiten Stützrippe 260 und
dem zweiten Krafteinleitungsvorsprung 261 L3 ist und die
horizontale Distanz zwischen der zweiten Stützrippe 260 und
dem zweiten Aktionsvorsprung 262 L4, kann ein Hebelverhältnis
R2 des zweiten Hebels 26 wie folgt ausgedrückt
werden: R2 = L4/L3. When the horizontal distance between the second support rib 260 and the second force introduction projection 261 L3 is and the horizontal distance between the second support rib 260 and the second action lead 262 L4, can be a lever ratio R2 of the second lever 26 expressed as follows: R2 = L4 / L3.
Bei
der vorliegenden Ausführungsform haben die Hebelverhältnisse
R1 und R2 die folgende Beziehung: R1 < R2 In the present embodiment, the lever ratios R1 and R2 have the following relationship: R1 <R2
Wie
in 1 gezeigt, wird durch den ersten Zylinder 20 und
den zweiten Zylinder 21 eine öldichte Kammer 27 definiert.
Außerdem wird eine zweite öldichte Kammer durch
den zweiten Zylinder und den Kolben 22 definiert.As in 1 shown is through the first cylinder 20 and the second cylinder 21 an oil-tight chamber 27 Are defined. In addition, a second oil-tight chamber through the second cylinder and the piston 22 Are defined.
Eine
erste Feder 29 wird zwischen dem offenen Ende des ersten
Zylinders 20 und dem zweiten Flansch 211 des zweiten
Zylinders 21 gehalten und eingeschlossen. Die erste Feder 29 belastet
den ersten Zylinder 20 in Richtung auf das piezoelektrische Betätigungsglied 14,
während sie den zweiten Zylinder 21 und die erste
Platte 23 derart belastet, daß sie auf die Düsennadel 13 in
der Ventilschließrichtung einwirken.A first spring 29 is between the open end of the first cylinder 20 and the second flange 211 of the second cylinder 21 kept and trapped. The first spring 29 loads the first cylinder 20 toward the piezoelectric actuator 14 while she's the second cylinder 21 and the first record 23 stressed so that they on the nozzle needle 13 acting in the valve closing direction.
Eine
zweite Feder 30 ist in der zweiten öldichten Kammer 28 angeordnet.
Die zweite Feder 30 belastet den Kolben 22 und
die zweiten Hebel 26 derart, daß sie in der Ventilschließrichtung
auf die Düsennadel 13 einwirken.A second spring 30 is in the second oil-tight chamber 28 arranged. The second spring 30 loads the piston 22 and the second lever 26 such that they are in the valve closing direction on the nozzle needle 13 act.
Nachfolgend
wird eine Aktion des Kraftstoffeinspritzventils gemäß der
vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Die 1 zeigt
das Kraftstoffeinspritzventil im geschlossenen Zustand. In diesem
Zustand ist das piezoelektrische Betätigungsglied 14 mit
entladener elektrischer Ladung zusammengezogen. Dabei wird die Düsennadel 13 durch
den Druck des auf das hintere Ende der Düsennadel einwirkenden,
unter Hochdruck stehenden Kraftstoffs im stromauf gelegenen Kraftstoffpfad 110 in
der Ventilschließrichtung belastet. Dadurch kommt der nadelseitige
Sitz 131 in Kontakt mit dem düsenseitigen Sitz 102,
um die Mündung 101 zu schließen.Hereinafter, an action of the fuel injection valve according to the present embodiment will be described. The 1 shows the fuel injection valve in the closed state. In this state, the piezoelectric actuator is 14 contracted with discharged electrical charge. This is the nozzle needle 13 by the pressure of the pressurized fuel acting on the rear end of the nozzle needle in the upstream fuel path 110 loaded in the valve closing direction. This is the needle-side seat 131 in contact with the nozzle side seat 102 to the mouth 101 close.
Im
geschlossenen Zustand strömt der Kraftstoff im stromauf
gelegenen Kraftstoffpfad 110 über den Spalt zwischen
den verschiebbaren Abschnitten des ersten und des zweiten Zylinders 20 und 21 in
die erste öldichte Kammer 27. Dann wird der erste
Zylinder durch den in der ersten öldichten Kammer 27 erzeugten
Druck in Richtung auf das piezoelektrische Betätigungsglied 14 belastet.
Ebenso werden der zweite Zylinder 21 und die erste Platte 23 durch
den Druck in der ersten öldichten Kammer 27 in
Richtung auf die ersten Hebel 25 belastet. Dadurch sind
das piezoelektrische Betätigungsglied 14 und die
ersten Hebel 25 einer Nullpunktkorrektur ausgesetzt. Mit
anderen Worten, ein Spiel, das in dem Pfad entsteht, der die Verschiebung
vom piezoelektrischen Betätigungsglied 14 auf
die ersten Hebel 25 überträgt, wird eliminiert.When closed, the fuel flows in the upstream fuel path 110 over the gap between the slidable sections of the first and second cylinders 20 and 21 in the first oil-tight chamber 27 , Then the first cylinder will pass through the first oil-tight chamber 27 generated pressure in the direction of the piezoelectric actuator 14 loaded. Likewise, the second cylinder 21 and the first record 23 by the pressure in the first oil-tight chamber 27 towards the first lever 25 loaded. Thereby, the piezoelectric actuator 14 and the first levers 25 subjected to a zero point correction. In other words, a game that arises in the path that the displacement of the piezoelectric actuator 14 on the first lever 25 transfers, is eliminated.
In ähnlicher
Weise strömt der Kraftstoff im stromauf gelegenen Kraftstoffpfad 110 über
den Spalt zwischen den verschiebbaren Abschnitten des zweiten Zylinders 21 und
dem Kolben 22 in die öldichte Kammer 28.
Dann werden der Kolben 21 und die zweite Platte 24 durch
den in der zweiten öldichten Kammer 28 erzeugten
Druck in Richtung auf die zweiten Hebel 26 belastet. Dadurch
werden das piezoelektrische Betatigungsglied 14 und die
zweiten Hebel 26 einer Nullpunktkorrektur ausgesetzt. Mit
anderen Worten, ein Spiel, das in dem Pfad entsteht, der die Verschiebung
vom piezoelektrischen Betätigungsglied 14 auf
die zweiten Hebel 26 überträgt, wird
eliminiert.Similarly, the fuel flows in the upstream fuel path 110 over the gap between the slidable sections of the second cylinder 21 and the piston 22 into the oil-tight chamber 28 , Then the piston 21 and the second plate 24 through the second oil-tight chamber 28 generated pressure in the direction of the second lever 26 loaded. Thereby, the piezoelectric actuator become 14 and the second lever 26 subjected to a zero point correction. In other words, a game that arises in the path that the displacement of the piezoelectric actuator 14 on the second lever 26 transfers, is eliminated.
Selbst
wenn die Höhenpositionen der zwei ersten Hebel 25 (insbesondere
die Höhenpositionen der Scheitel der ersten Krafteinleitungsvorsprünge 251)
von einander differieren, wird sich die Stellung der Platte 23 in Übereinstimmung
mit der Differenz verändern. Dementsprechend wird das zwischen
der Platte 23 und den zwei ersten Hebeln 25 erzeugte Spiel
eliminiert.Even if the height positions of the two first lever 25 (In particular, the height positions of the vertices of the first force introduction projections 251 ) differ from each other, the position will change the plate 23 change in accordance with the difference. Accordingly, that will be between the plate 23 and the two first levers 25 eliminated generated game.
In ähnlicher
Weise differieren die Höhenpositionen der zwei zweiten
Hebel 26 (insbesondere die Höhenpositionen der
Scheitel der zweiten Krafteinleitungsvorsprünge 261)
von einander und die Stellung der Platte 24 wird sich in Übereinstimmung
mit der Differenz verändern. Dementsprechend wird das zwischen
der Platte 24 und den zwei zweiten Hebeln 26 erzeugte
Spiel eliminiert.Similarly, the height positions of the two second levers differ 26 (In particular, the height positions of the vertices of the second force introduction projections 261 ) of each other and the position of the plate 24 will change in accordance with the difference. Accordingly, that will be between the plate 24 and the two second levers 26 eliminated generated game.
Wenn
das piezoelektrische Betätigungsglied 14 mit einer
elektrischen Ladung geladen wird, dehnt sich das piezoelektrische
Betätigungsglied 14 aus. Durch die Ausdehnung
des piezoelektrischen Betätigungsglieds 14 wird
der erste Zylinder 20 betätigt, um auf die Düsennadel 13 in
der Ventilschließrichtung einzuwirken.When the piezoelectric actuator 14 is charged with an electric charge, the piezoelectric actuator expands 14 out. By the extension of the piezoelectric actuator 14 becomes the first cylinder 20 pressed to access the nozzle needle 13 to act in the valve closing direction.
Durch
diese Bewegung des ersten Zylinders 20 wird das Fassungsvermögen
der ersten öldichten Kammer 27 reduziert, um den
Druck in der ersten öldichten Kammer 27 zu erhöhen.
Der Druckanstieg in der ersten öldichten Kammer 27 betätigt
den zweiten Zylinder 21 und die erste Platte 23,
um auf die Düsennadel 13 in der Ventilschließrichtung
einzuwirken. Mit der Bewegung des zweiten Zylinders 21 wird
das Fassungsvermögen der zweiten öldichten Kammer 28 reduziert,
um den Druck in der zweiten öldichten Kammer 28 zu
erhöhen. Der Druckanstieg in der zweiten öldichten
Kammer 28 betätigt den Kolben 22 und
die zweite Platte 24, um auf die Düsennadel 13 in
der Ventilschließrichtung einzuwirken.By this movement of the first cylinder 20 becomes the capacity of the first oil-tight chamber 27 reduced to the pressure in the first oil-tight chamber 27 to increase. The pressure increase in the first oil-tight chamber 27 actuates the second cylinder 21 and the first record 23 to get to the nozzle needle 13 to act in the valve closing direction. With the movement of the second cylinder 21 becomes the capacity of the second oil-tight chamber 28 reduced to the pressure in the second oil-tight chamber 28 to increase. The pressure increase in the second oil-tight chamber 28 actuates the piston 22 and the second plate 24 to get to the nozzle needle 13 to act in the valve closing direction.
Dann
werden die ersten Krafteinleitungsvorsprünge 251 durch
die entsprechenden ersten Plattenzapfen 232 niedergedrückt,
was es den ersten Hebeln 25 gestattet, sich mit den entsprechenden ersten
Stützrippen 250 als Zentrum zu verschwenken. Als
Ergebnis wird die Betätigungskraft des piezoelektrischen
Betätigungsglieds 14 über die ersten Aktionsvorsprünge 252 auf
die Düsennadel 13 übertragen. In diesem
Falle kehren die ersten Hebel 25 die Verschiebungsrichtung
des ersten Zylinders 20 und dergleichen zur Übertragung
auf die Düsennadel 13 um. Somit drücken
die ersten Hebel 25 die Düsennadel 13 in
die Ventilöffnungsrichtung (in 1 nach oben),
wenn sich das piezoelektrische Betätigungsglied 14 ausdehnt.Then the first force introduction projections 251 through the corresponding first pin 232 depressed what it is the first levers 25 allows itself with the corresponding first support ribs 250 to pivot as a center. As a result, the operating force of the piezoelectric actuator becomes 14 about the first action leads 252 on the nozzle needle 13 transfer. In this case, the first levers return 25 the direction of displacement of the first cylinder 20 and the like for transmission to the nozzle needle 13 around. Thus, the first levers press 25 the nozzle needle 13 in the valve opening direction (in 1 upward), when the piezoelectric actuator 14 expands.
Die
zweiten Krafteinleitungsvorsprünge 261 werden
durch die entsprechenden zweiten Plattenzapfen 242 niedergedrückt,
was es den zweiten Hebeln 26 gestattet, sich mit den entsprechenden
zweiten Stützrippen 260 als Zentrum zu verschwenken. Als
Ergebnis wird die Betätigungskraft des piezoelektrischen
Betätigungsglieds 14 über die zweiten
Aktionsvorsprünge 262 auf die Düsennadel 13 übertragen.
In diesem Falle kehren die zweiten Hebel 26 die Verschiebungsrichtung
des ersten Zylinders 20 und dergleichen zur Übertragung
auf die Düsennadel 13 um. Somit drücken
die zweiten Hebel 26 die Düsennadel 13 in
die Ventilöffnungsrichtung, wenn sich das piezoelektrische
Betätigungsglied 14 ausdehnt.The second force introduction projections 261 be through the corresponding second pin 242 depressed what it is the second levers 26 allows itself with the corresponding second support ribs 260 to pivot as a center. As a result, the operating force of the piezoelectric actuator becomes 14 about the second action leads 262 on the nozzle needle 13 transfer. In this case, turn the second lever 26 the direction of displacement of the first cylinder 20 and the like for transmission to the nozzle needle 13 around. Thus, the second lever press 26 the nozzle needle 13 in the valve opening direction when the piezoelectric actuator 14 expands.
Auf
diese Weise wird die Düsennadel 13 über
die ersten Hebel 25 in die Ventilöffnungsrichtung belastet.
Zugleich wird die Düsennadel 13 durch die zweiten
Hebel 26 in der Ventilöffnungsrichtung belastet.
In einer Anfangsphase im Verlaufe der Ausdehnung des piezoelektrischen
Betätigungsglieds 14 (d. h. bei Beginn der Ventilöffnung)
wird die Düsennadel 13 in der Ventilöffnungsrichtung
durch die hauptsächlich über die ein kleines Hebelverhältnis
aufweisenden ersten Hebel 25 übertragene Betätigungskraft belastet.
Als Ergebnis verläßt der nadelseitige Sitz 131 den
düsenseitigen Sitz 102, um das Ventil zu öffnen,
wodurch die Einspritzung des Kraftstoffs in den Zylinder des Verbrennungsmotors
gestartet wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist
der Hubvergrößerungsfaktor beim Beginn der Ventilöffnung gleich
dem Hebelverhältnis der ersten Hebel 25.In this way, the nozzle needle 13 over the first lever 25 loaded in the valve opening direction. At the same time the nozzle needle 13 through the second lever 26 loaded in the valve opening direction. In an initial phase in the course of expansion of the piezoelectric actuator 14 (ie at the beginning of valve opening) becomes the nozzle needle 13 in the valve opening direction by the first lever having mainly a small lever ratio 25 transmitted actuating force loaded. As a result, the needle-side seat leaves 131 the nozzle-side seat 102 to open the valve, whereby the injection of the fuel is started in the cylinder of the internal combustion engine. In the present embodiment, the stroke magnification at the start of the valve opening is equal to the lever ratio of the first lever 25 ,
Auf
den Beginn der Ventilöffnung folgend wird die über
die ein kleines Hebelverhältnis aufweisenden ersten Hebel 25 übertragene
Betätigungskraft drastisch durch die Bewegung der Düsennadel 13 in
der Ventilöffnungsrichtung reduziert. Jedoch wird nach
dem Beginn der auf die Ventilöffnung folgenden Kraftstoffeinspritzung
der Druck des unter Hochdruck stehenden Kraftstoffs auf den nadelseitigen
Sitz 131 übertragen. Deshalb wird die Düsennadel 13 mit
einer kleinen Kraft in der Ventilöffnungsrichtung beweglich.Following the beginning of the valve opening, the first lever has a small lever ratio 25 transmitted actuation force drastically by the movement of the nozzle needle 13 reduced in the valve opening direction. However, after the start of the fuel injection following the valve opening, the pressure of the high-pressure fuel becomes the needle-side seat 131 transfer. That's why the nozzle needle 13 movable with a small force in the valve opening direction.
Deshalb
wird die Düsennadel 13 zu der auf die Ventilöffnung
folgende Zeit mit angehobener Nadel (d. h. in der späteren
Phase der Ausdehnung des piezoelektrischen Betätigungsglieds 14)
durch die über die ein größeres Hebelverhältnis
aufweisenden zweiten Hebel 26 übertragene Betätigungskraft
in der Ventilöffnungsrichtung beweglich. Dadurch wird die Düsennadel 13 durch
die über die zweiten Hebel 26 übertragene
Betätigungskraft aufwärts in die Position verschoben,
die dem voll geöffneten Zustand des Ventils entspricht.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der Hubvergrößerungsfaktor
zu der der auf die Ventilöffnung folgenden Zeit mit angehobener
Nadel gleich dem Hebelverhältnis der zweiten Hebel 26.That's why the nozzle needle 13 at the time following the valve opening with the needle raised (ie in the later phase of the expansion of the piezoelectric actuator 14 ) by the lever having a larger lever ratio second lever 26 transmitted actuating force in the valve opening direction movable. This will cause the nozzle needle 13 through the over the second lever 26 transmitted actuating force shifted upward to the position corresponding to the fully open state of the valve. In the present embodiment, the lift magnification factor becomes equal to the lever lever ratio of the second lever at the needle lift-up time following the valve opening 26 ,
Dann
zieht sich das piezoelektrische Betätigungsglied 14 nach
der Entladung seiner elektrischen Ladung zusammen, was es der ersten
Feder 29 erlaubt, den ersten Zylinder 20 auf die
Seite des piezoelektrischen Betätigungsglieds 14 zurückzuschieben.
Durch diese Bewegung des ersten Zylinders 20 wird das Fassungsvermögen
der ersten öldichten Kammer 27 vergrößert.
Als Ergebnis wird der Druck in der ersten öldichten Kammer 27 reduziert, um
den zweiten Zylinder 21 in Richtung auf den Boden des ersten
Zylinders 20 zu bewegen (d. h. auf die Düsennadel 13 in
Ventilöffnungsrichtung einzuwirken). Durch diese Bewegung
des zweiten Zylinders 21 wird das Fassungsvermögen
der zweiten öldichten Kammer 28 vergrößert.
Als Ergebnis wird der Druck reduziert, um den Kolben 22 in
Richtung auf den Boden des zweiten Zylinders 21 zu verlagern
(d. h. auf die Düsennadel 13 in der Ventilöffnungsrichtung
einzuwirken).Then the piezoelectric actuator pulls 14 after the discharge of its electric charge together, which is the first spring 29 allowed, the first cylinder 20 to the side of the piezoelectric actuator 14 push back. By this movement of the first cylinder 20 will the capacity of the first oil tight chamber 27 increased. As a result, the pressure in the first oil-tight chamber 27 reduced to the second cylinder 21 towards the bottom of the first cylinder 20 to move (ie on the nozzle needle 13 to act in the valve opening direction). By this movement of the second cylinder 21 becomes the capacity of the second oil-tight chamber 28 increased. As a result, the pressure is reduced to the piston 22 towards the bottom of the second cylinder 21 to relocate (ie on the nozzle needle 13 to act in the valve opening direction).
Dann
wird die Düsennadel 13 durch den auf das hintere
Ende der Düsennadel 13 wirkenden Druck des unter
Hochdruck stehenden Kraftstoffs in der Ventilschließrichtung
verschoben. Als Ergebnis kommt der nadelseitige Sitz 131 in
Kontakt mit dem düsenseitigen Sitz 102, um die
Mündung 101 zu schließen und das Einspritzen
von Kraftstoff zu beenden.Then the nozzle needle 13 through the on the rear end of the nozzle needle 13 acting pressure of the high-pressure fuel in the valve closing direction. The result is the needle-side seat 131 in contact with the nozzle side seat 102 to the mouth 101 close and stop injecting fuel.
Nachfolgend
wird die auf die Düsennadel 13 in der Ventilöffnungsrichtung
ausgeübte Kraft (Ventilöffnungskraft) erörtert
und der Betrag der Verschiebung der Düsennadel 13,
wenn das piezoelektrische Betätigungsglied 14 geladen
wird. Insbesondere konzentriert sich die Erörterung nachfolgend
auf die Charakteristika des Kraftstoffeinspritzventils in einem
Falle, in dem der Hubvergrößerungsfaktor verändert wird,
wie bei der vorliegenden Ausführungsform, und die Charakteristika
in einem Falle, in dem der Hubvergrößerungsfaktor
konstant gehalten wird.Below is the on the nozzle needle 13 in the valve opening direction, force (valve opening force) and the amount of displacement of the nozzle needle are discussed 13 when the piezoelectric actuator 14 is loaded. In particular, the discussion focuses on the characteristics of the fuel injection valve in a case where the stroke magnification is changed as in the present embodiment, and the characteristics in a case where the stroke magnification is kept constant.
Laßt
uns zunächst die Charakteristika des Kraftstoffeinspritzventils
für den Fall erörtern, in welchem, wie bei der
vorliegenden Ausführungsform der Hubvergrößerungsfaktor
verändert wird.Leaves
First, the characteristics of the fuel injection valve
to discuss in the case in which, as with the
present embodiment, the Hubvergrößerungsfaktor
is changed.
Die 7 zeigt
eine Beziehung zwischen der auf die Düsennadel 13 in
der Ventilöffnungsrichtung einwirkenden Last und dem Betrag
der Verschiebung der Düsennadel 13. Wie in 7 gezeigt,
ist beim Beginn der Ventilöffnung, wie beim Punkt „a” angezeigt,
eine große Last erforderlich. Während der folgenden
Zeit der angehobenen Ventilnadel ist, wie beim Punkt „b” angezeigt,
ein großer Betrag der Verschiebung erforderlich.The 7 shows a relationship between the on the nozzle needle 13 in the valve opening direction acting load and the amount of displacement of the nozzle needle 13 , As in 7 shown, a large load is required at the beginning of the valve opening as indicated at point "a". During the following time of the raised valve needle, as indicated at point "b", a large amount of displacement is required.
Die
in das piezoelektrische Betätigungsglied 14 geladene
Energie wird auf einen vorgegebenen Wert gesteuert. Unter diesen
Bedingungen ist beim Beginn der Ventilöffnung der Hubvergrößerungsfaktor
klein. Deshalb weist das Kraftstoffeinspritzventil, wie durch die
Linie „c” in 7 gezeigt,
eine Charakteristik auf, nach welcher die Düsennadel 13 eine große
Last erhält. Indessen ist der Hubvergrößerungsfaktor
während der auf die Ventilöffnung folgenden Zeit
mit angehobener Ventilnadel groß. Deshalb weist das Kraftstoffeinspritzventil,
wie durch die Linie „d” in 7 gezeigt,
eine Charakteristik auf, nach welcher die Düsennadel 13 einen
großen Hubbetrag empfängt. Die durch den Punkt „a” verlaufende
Kennlinie und die durch den Punkt „b” verlaufende
Kennlinie können durch Bestimmung des entsprechenden Hubvergrößerungsfaktorss
der Verschiebung geeignet eingestellt werden,The in the piezoelectric actuator 14 charged energy is controlled to a predetermined value. Under these conditions, the stroke magnification factor is small at the start of valve opening. Therefore, the fuel injector, as indicated by line "c" in FIG 7 shown a characteristic on which the nozzle needle 13 gets a big load. However, the lift magnification factor is large during the time following the valve opening with the valve needle raised. Therefore, the fuel injector, as indicated by the line "d" in FIG 7 shown a characteristic on which the nozzle needle 13 receives a large amount of lift. The characteristic passing through the point "a" and the characteristic passing through the point "b" can be suitably set by determining the corresponding stroke magnification factor of the displacement,
Laßt
uns zweitens die Charakteristika des Kraftstoffeinspritzventils
für den Fall erörtern, bei welchem der Hubvergrößerungsfaktor
konstant gehalten wird. In diesem Falle wird die in das piezoelektrische Betätigungsglied 14 geladene
Energie gleich der bei der vorliegenden Ausführungsform
gehalten (d. h. wie im Falle, in welchem der Hubvergrößerungsfaktor verändert
wird). Unter diesen Bedingungen können weder die beim Beginn
der Ventilöffnung erforderliche Last noch der Betrag der
Verschiebung, der während der auf die Ventilöffnung
folgenden Zeit mit angehobener Ventilnadel erforderlich ist, erreicht
werden., wie es durch die strichpunktierte Linie „e” in 7 angezeigt
wird. Es kann der Versuch unternommen werden, die durch die die
beiden Punkte „a” und „b” durchlaufende,
unterbrochene Linie „f” angezeigten Charakteristika
zu erhalten. Jedoch kann es ein solcher Versuch erfordern, die im
piezoelektrische Betätigungsglied 14 geladene
Energie mehr zu erhöhen, als es bei der vorliegenden Ausführungsform
der Fall ist (d. h. mehr als es der Fall ist, wenn der Hubvergrößerungsfaktor
verändert wird).Second, let us discuss the characteristics of the fuel injector in the case where the lift magnification factor is kept constant. In this case, the in the piezoelectric actuator 14 charged energy is the same as in the present embodiment (ie, as in the case where the stroke magnification is changed). Under these conditions, neither the load required at the start of the valve opening nor the amount of displacement required during the valve needle opening following the valve needle opening can be achieved, as indicated by the dashed line "e" in FIG 7 is shown. An attempt can be made to obtain the characteristics indicated by the broken line "f" passing through the two points "a" and "b". However, such an experiment may require that in the piezoelectric actuator 14 charged energy to increase more than in the present embodiment, the case (ie, more than it is the case when the Hubvergrößerungsfaktor is changed).
Somit
kann die in das piezoelektrische Betätigungsglied 14 geladene
Energie mehr bei dem Kraftstoffeinspritzventil reduziert werden,
bei dem der Hubvergrößerungsfaktor verändert
wird, als bei dem Kraftstoffeinspritzventil, bei dem der Hubvergrößerungsfaktor
konstant gehalten wird.Thus, in the piezoelectric actuator 14 charged energy to be reduced in the fuel injection valve, in which the Hubvergrößerungsfaktor is changed, as in the fuel injection valve, in which the Hubvergrößerungsfaktor is kept constant.
Wie
oben beschrieben, wird bei der vorliegenden Ausführungsform
der Hubvergrößerungsfaktor während der
auf die Ventilöffnung folgenden Zeit mit angehobener Ventilnadel
größer als der Hubvergrößerungsfaktor,
beim Beginn der Ventilöffnung. Deshalb kann beim Beginn
der Ventilöffnung eine große Betätigungskraft
erhalten werden und der Betrag des Hubs der Düsennadel
während der auf die Ventilöffnung folgenden Zeit
mit angehobener Ventilnadel kann gut gesichert werden. Als Ergebnis
kann die in das piezoelektrische Betätigungsglied 14 geladene
Energie im Vergleich mit dem Kraftstoffeinspritzventil, bei dem
der Hubvergrößerungsfaktor konstant gehalten wird,
reduziert werden. Mit anderen Worten, das Kraftstoffeinspritzventil
gemäß der vorliegenden Ausführungsform
kann die Energieeffizienz verbessern.As described above, in the present embodiment, the lift magnification factor becomes larger than the lift magnification factor at the valve opening subsequent time with valve needle raised, at the start of the valve opening. Therefore, a large operating force can be obtained at the start of the valve opening and the amount of the stroke of the nozzle needle during the time following the valve opening with the valve needle raised can be secured well. As a result, in the piezoelectric actuator 14 charged energy can be reduced in comparison with the fuel injection valve in which the Hubvergrößerungsfaktor is kept constant. In other words, the fuel injection valve according to the present embodiment can improve energy efficiency.
Bei
der vorliegenden Ausführungsform wird das direkt angetriebene
Kraftstoffeinspritzventil, das den Hubvergrößerungsfaktor
verändert, durch Anwendung eines Schemas realisiert, das
das Ventil durch die Ausdehnung des piezoelektrischen Betätigungsglieds 14 öffnet
(d. h. durch Änderung der elektrischen Ladung). Dadurch
kann die Energieeffizienz verbessert werden, während auch
die Zuverlässigkeit des piezoelektrischen Betätigungsglieds 14 verbessert
wird.In the present embodiment, the direct-drive fuel injection valve, which changes the lift magnification factor, is realized by employing a scheme including the valve by the extension of the piezoelectric actuator 14 opens (ie by changing the electrical charge). Thereby, the energy efficiency can be improved, while also the reliability of the piezoelectric actuator 14 is improved.
(Zweite Ausführungsform)Second Embodiment
Unter
Bezugnahme auf 8 wird nachfolgend eine zweite
Ausführungsform beschrieben. Die zweite Ausführungsform
unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform durch
die Anordnung der ersten und zweiten Hebel 25 und 26.
Weil die anderen Komponenten die gleichen bleiben wie jene der ersten
Ausführungsform, konzentriert sich die nachfolgende Beschreibung
auf die Unterschiede. In 8 besteht eine Winkeldifferenz
von 90 Grad zwischen dem links von der Mittellinie X gezeigten Querschnitt
und dem recht von der Mittellinie X gezeigten Querschnitt.With reference to 8th a second embodiment will be described below. The second embodiment differs from the first embodiment by the arrangement of the first and second levers 25 and 26 , Because the other components remain the same as those of the first embodiment, the following description focuses on the differences. In 8th There is an angular difference of 90 degrees between the cross section shown on the left of the center line X and the cross section shown right from the center line X.
Wie
in 8 gezeigt ist die Konstruktion derart, daß die
ersten Hebel 25 mit dem kleinen Hebelverhältnis
durch die zweite Platte 24 betätigt werden und
die zweiten Hebel 26 mit dem großen Hebelverhältnis
durch die erste Platte 23.As in 8th shown is the construction such that the first lever 25 with the small lever ratio through the second plate 24 be pressed and the second lever 26 with the big lever ratio through the first plate 23 ,
Beim
Beginn der Ventilöffnung wird die Düsennadel 13 in
der Ventilöffnungsrichtung durch die über die
ersten Hebel 25 übertragene Betätigungskraft
beaufschlagt. Während der auf die Ventilöffnung folgenden
Zeit mit angehobener Ventilnadel wird die Ventilnadel nach oben
in die dem voll geöffneten Ventil entsprechende Position
durch die Betätigungskraft beaufschlagt, die über
die zweiten Hebel übertragen wird.At the beginning of the valve opening, the nozzle needle 13 in the valve opening direction through the over the first lever 25 transmitted actuating force applied. During the time following the valve opening with the valve needle raised, the valve needle is urged upwards into the position corresponding to the fully open valve by the actuating force which is transmitted via the second lever.
Bei
der vorliegenden Ausführungsform wird der Hubvergrößerungsfaktor
während der auf die Ventilöffnung folgenden Zeit
mit angehobener Ventilnadel größer als der Hubvergrößerungsfaktor
bei Beginn der Ventilöffnung. Deshalb kann zur Zeit der Ventilöffnung
eine große Betätigungskraft erhalten werden. Auch
kann während der auf die Ventilöffnung folgenden
Zeit mit angehobener Ventilnadel der Betrag der Verschiebung der
Ventilnadel 13 ausreichend sichergestellt werden. Als Ergebnis
kann die in das piezoelektrische Betätigungsglied 14 geladene Energie
im Vergleich mit dem Falle, in welchem der Hubvergrößerungsfaktor
konstant gehalten wird, reduziert werden. Mit anderen Worten, die
Energieeffizienz kann verbessert werden.In the present embodiment, the lift magnification factor during the time following the valve opening with the valve needle raised becomes larger than the stroke magnification at the start of the valve opening. Therefore, at the time of valve opening, a large operating force can be obtained. Also, during the time following the valve opening with valve needle raised, the amount of displacement of the valve needle 13 be sufficiently ensured. As a result, in the piezoelectric actuator 14 charged energy is reduced in comparison with the case in which the Hubvergrößerungsfaktor is kept constant. In other words, energy efficiency can be improved.
Bei
der vorliegenden Ausführungsform wird das direkt angetriebene,
den Hubvergrößerungsfaktor ändernde Kraftstoffeinspritzventil
durch Anwendung eines Schemas realisiert, bei dem das Ventil durch
die Ausdehnung des piezoelektrischen Betätigungsglieds 14 geöffnet
wird (d. h. durch das Laden einer elektrischen Ladung). Somit kann
die Energieeffizienz verbessert werden, während auch die
Zuverlässigkeit des piezoelektrischen Betätigungsglieds 14 verbessert
wird.In the present embodiment, the directly driven lift-magnification-varying fuel injection valve is realized by employing a scheme in which the valve is expanded by the expansion of the piezoelectric actuator 14 is opened (ie by charging an electrical charge). Thus, the energy efficiency can be improved, while also the reliability of the piezoelectric actuator 14 is improved.
Nachfolgend
werden Aspekte der obigen Ausführungsformen zusammengefaßt.following
Aspects of the above embodiments are summarized.
Die
obigen Ausführungsformen sehen als einen Aspekt ein Kraftstoffeinspritzventil
vor, in welchem ein Körper (10, 11) mit
einer Mündung (101) versehen ist, die aus einem
Kraftstoff leitenden Kraftstoffpfad (100, 110)
ausmündet, und die Mündung im Bereich der Spitze
einer Nadel (13) geöffnet und geschlossen wird,
einschließend: ein Betätigungsglied (14),
das sich durch Laden und Entladen einer elektrischen Ladung ausdehnt
und zusammenzieht; ein betätigtes Element (20–24),
das in der Ventilschließrichtung der Nadel (13)
betätigt wird, wenn sich das Betätigungsglied
(14) ausdehnt; und zwei Arten von Hebeln (25, 26),
die die Hubrichtung des betätigten Elements (20–24)
umkehren und den Hub auf die Nadel (13) übertragen,
wobei der Hub erzeugt wird, wenn sich das Betätigungsglied
(14) ausdehnt, und wobei die zwei Arten von Hebeln (25, 26)
entsprechende, sich von einander unterscheidende Hebelverhältnisse
aufweisen und die Nadel (13) in der Anfangsphase im Verlauf
der Ausdehnung des Betätigungsglieds (14) in der
Ventilöffnungsrichtung durch den Hebel mit dem kleinen
Hebelver hältnis betätigt wird, und die Nadel (13)
in einer späteren Phase im Verlauf der Ausdehnung des Betätigungsglieds
(14) in der Ventilöffnungsrichtung durch den Hebel
mit dem großen Hebelverhältnis betätigt
wird.The above embodiments provide as one aspect a fuel injector in which a body ( 10 . 11 ) with a mouth ( 101 ), which consists of a fuel-conducting fuel path ( 100 . 110 ), and the mouth in the region of the tip of a needle ( 13 ) is opened and closed, including: an actuator ( 14 ) which expands and contracts by charging and discharging an electric charge; an actuated element ( 20 - 24 ), which in the valve closing direction of the needle ( 13 ) is actuated when the actuator ( 14 ) expands; and two types of levers ( 25 . 26 ), which determines the stroke direction of the actuated element ( 20 - 24 ) and reverse the stroke on the needle ( 13 ), wherein the stroke is generated when the actuator ( 14 ) and the two types of levers ( 25 . 26 ) have corresponding, differing leverage ratios and the needle ( 13 ) in the initial phase during the expansion of the actuator ( 14 ) is actuated in the valve opening direction by the lever with the small Hebelver ratio, and the needle ( 13 ) at a later stage in the course of expansion of the actuator ( 14 ) is operated in the valve opening direction by the lever with the large lever ratio.
Somit
wird das direkt angetriebene Kraftstoffeinspritzventil, das einen
kleinen Hubvergrößerungsfaktor beim Beginn der
Ventilöffnung besitzt und einen großen Hubvergrößerungsfaktor
während der auf die Ventilöffnung folgenden Zeit
mit angehobener Ventilnadel, realisiert durch Anwendung des Schemas,
wonach das Ventil mit der Ausdehnung des piezoelektrischen Betätigungsglieds
(14) (d. h. durch Ladung einer elektrischen Ladung) geöffnet wird.
Demgemäß kann die Energieeffizienz verbessert
werden und die Zuverlässigkeit des piezoelektrischen Betätigungsglieds
(14) kann ebenfalls verbessert werden.Thus, the directly-driven fuel injection valve, which has a small lift magnification at the start of valve opening and a large lift magnification during the valve opening-up time with valve needle raised, is realized by using the scheme, after which the valve is expanded with the piezoelectric actuator (FIG. 14 ) (ie by charging an electric charge) is opened. Accordingly, the energy efficiency can be improved and the reliability of the piezoelectric actuator ( 14 ) can also be improved.
Beim
Kraftstoffeinspritzventil schließt das betätigte
Element (20–24) ein: einen ersten Zylinder (20),
der eine mit einem Boden versehene zylindrische Form aufweist, in
dem eine erste Führungsbohrung (200) ausgebildet
ist und der durch das Betätigungsglied (14) betätigt
wird; einen zweiten Zylinder (21), der eine mit einem Boden
versehene zylindrische Form aufweist, in dem eine zweite Führungsbohrung
(210) ausgebildet ist und der verschiebbar mit dem Boden
voran in die erste Führungsbohrung (200) eingesetzt
ist und den Druck in einer ersten öldichten Kammer (27)
betätigt wird, die durch den ersten und den zweiten Zylinder
(20, 21) gebildet wird; und einen Kolben (22),
der verschiebbar in die zweite Führungsbohrung (210)
eingesetzt ist und vom Druck in einer zweiten öldichten
Kammer (28) betätigt wird, die durch den zweiten
Zylinder (21) und den Kolben (22) gebildet wird.In the case of the fuel injection valve, the actuated element closes ( 20 - 24 ): a first cylinder ( 20 ), which has a bottomed cylindrical shape in which a first guide bore ( 200 ) is formed and by the actuator ( 14 ) is actuated; a second cylinder ( 21 ) having a bottomed cylindrical shape in which a second guide bore ( 210 ) is formed and slidably with the ground in the first guide bore ( 200 ) is used and the pressure in a first oil tight chamber ( 27 ) operated by the first and second cylinders ( 20 . 21 ) is formed; and a piston ( 22 ) slidably into the second guide bore ( 210 ) and the pressure in a second oil-tight chamber ( 28 ) actuated by the second cylinder ( 21 ) and the piston ( 22 ) is formed.
Somit
kann dadurch, daß die erste öldichte Kammer (27)
und die zweite öldichte Kammer (28) vorgesehen
sind, eine Nullpunktkorrektur der Positionen des piezoelektrischen
Betätigungsglieds (14) und der Hebel (25, 26)
durchgeführt werden. Mit anderen Worten, beim geschlossenen
Zustand des Ventils kann ein innerhalb des Pfades, der den Hub vom
piezoelektrischen Betätigungsglied (14) auf die Hebel
(25, 26) überträgt, erzeugtes
Spiel eliminiert werden.Thus, the fact that the first oil-tight chamber ( 27 ) and the second oil-tight chamber ( 28 ), a zero point correction of the positions of the piezoelectric actuator ( 14 ) and the lever ( 25 . 26 ) be performed. In other words, in the closed state of the valve, one within the path that separates the stroke from the piezoelectric actuator ( 14 ) on the levers ( 25 . 26 ) transmits, generated game are eliminated.
Beim
Kraftstoffeinspritzventil schließen die zwei Arten von
Hebeln (25, 26) ein: zwei erste Hebel, die ein
vorgegebenes Hebelverhältnis besitzen und zwei zweite Hebel,
die ein vom Hebelverhältnis der ersten Hebel abweichendes
Hebelverhältnis aufweisen, und das betätigte Element
(20–24) schließt ein: eine erste
Platte (23), die einen Zwischenabschnitt und zwei Endabschnitte
aufweist und den Hub des zweiten Zylinders (21) auf die
ersten Hebel überträgt, wobei der Zwischenabschnitt
mit dem zweiten Zylinder (21) in Kontakt steht und die
beiden Endabschnitte jeweils mit den ersten Hebeln in Kontakt stehen, und
eine zweite Platte (24), die einen Zwischenabschnitt und
zwei Endabschnitte aufweist und die Verschiebung des Kolbens (22)
auf die zweiten Hebel überträgt, wobei der Zwischenabschnitt
mit dem Kolben (22) in Kontakt steht und die beiden Endabschnitte
jeweils mit den zweiten Hebeln in Kontakt stehen.When fuel injector close the two types of levers ( 25 . 26 ) one: two first levers having a predetermined leverage ratio and two second levers having a lever ratio different from the leverage of the first levers, and the operated element (Fig. 20 - 24 ) includes: a first plate ( 23 ) having an intermediate portion and two end portions and the stroke of the second cylinder ( 21 ) transmits to the first lever, wherein the intermediate portion with the second cylinder ( 21 ) and the two end sections are respectively in contact with the first levers, and a second plate ( 24 ) having an intermediate portion and two end portions and the displacement of the piston ( 22 ) transmits to the second lever, wherein the intermediate portion with the piston ( 22 ) is in contact and the two end portions are respectively in contact with the second levers.
Somit
können dadurch, daß die erste Platte (23)
vorgesehen ist, die Höhenpositionen der zwei ersten Hebel
korrigiert werden. Mit anderen Worten, im geschlossenen Zustand
des Ventils kann ein Spiel eliminiert werden, das zwischen der ersten
Platte (23) und den beiden ersten Hebeln entstanden ist. Auch
können dadurch, daß die zweite Platte (24)
vorgesehen ist, die Höhenpositionen der zwei zweiten Hebel
korrigiert werden. Mit anderen Worten, im geschlossenen Zustand
des Ventils kann ein Spiel eliminiert werden, das zwischen der zweiten
Platte (24) und den beiden zweiten Hebeln entstanden ist.Thus, the fact that the first plate ( 23 ), the height positions of the two first levers are corrected. In other words, in the closed state of the valve, a clearance can be eliminated between the first plate ( 23 ) and the first two levers. Also, because the second plate ( 24 ), the height positions of the two second levers are corrected. In other words, in the closed state of the valve, a clearance between the second plate (FIG. 24 ) and the two second levers.
Es
sollte verstanden werden, daß die den einzelnen Elementen
in der obigen Beschreibung zugeordneten, in Klammern stehenden Bezugszahlen mit
jenen speziellen Elementen übereinstimmen, die in der vorangehenden,
detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
beschrieben sind.It
It should be understood that the individual elements
in parenthesized reference numerals associated with the above description
correspond to those specific elements described in the previous
detailed description of the preferred embodiments
are described.
Auch
sollte verstanden werden, daß die vorliegende Erfindung
nicht auf die oben beschriebene Konstruktion beschränkt
ist, sondern jegliche und alle Modifikationen, Veränderungen
und Äquivalente, die sich für den Fachmann ergeben,
sollten als in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fallend angesehen
werden.Also
It should be understood that the present invention
not limited to the construction described above
is, but any and all modifications, changes
and equivalents that will be apparent to those skilled in the art,
should be considered as falling within the scope of the present invention
become.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- US 6776354 [0003, 0004, 0004, 0004, 0005] - US 6776354 [0003, 0004, 0004, 0004, 0005]
