HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Technisches Gebiet der ErfindungTechnical field of the invention
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung (Kraftstoffinjektor), welche Kraftstoff in einen Verbrennungsmotor einspritzt und genauer auf eine solche Kraftstoffeinspritzvorrichtung, welche zu einem Ändern der Düsennadelhubverstärkung zwischen dem Beginn eines Öffnens eines Düsenaustritts und nach dem Beginn eines Öffnens des Düsenaustritts ausgebildet ist.The present invention relates generally to a fuel injection device (fuel injector) which injects fuel into an internal combustion engine, and more precisely to such a fuel injection device which is designed to change the nozzle needle lift gain between the start of opening of a nozzle outlet and after the start of opening of the nozzle outlet.
Stand der TechnikState of the art
Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung (auch Kraftstoffeinspritzventil oder Kraftstoffeinspritzdüse genannt), welche mit einem piezoelektrischen Stellglied bzw. Aktuator (auch Piezo-Aktuator genannt) ausgestattet ist, und welche zum mechanischen oder hydraulischen Bewegen einer Düsennadel zum Öffnen eines Düsenaustritts zum Sprühen bzw. (Ein-)spritzen von Kraftstoff arbeitet, wird normalerweise als direkt-wirkende Bauart bezeichnet. Bei dieser Bauart von Kraftstoffeinspritzvorrichtungen wird eine große Menge an Kraft zum Anheben der Düsennadel beim Beginn des Öffnens des Düsenaustritts benötigt. Unmittelbar nachdem der Düsenaustritt geöffnet ist, in anderen Worten gesagt, wenn die Düsennadel angehoben ist, wird der Kraftstoffdruck an einer Endfläche der Düsennadel, welche an einer inneren Wand eines Kraftstoffeinspritzvorrichtungs-Körpers platziert war, angewandt und unterstützt das Anheben der Düsennadel, demzufolge die Notwendigkeit für die große Kraftmenge beseitigt wird, jedoch an Stelle dessen ein großer Hubbetrag der Düsennadel zum Heben der Düsennadel zum Sprühen bzw. (Ein-)Spritzen des Kraftstoffs in einer benötigten Menge benötigt wird.A fuel injection device (also called fuel injection valve or fuel injection nozzle), which is equipped with a piezoelectric actuator or actuator (also called piezo actuator) and which is used to mechanically or hydraulically move a nozzle needle to open a nozzle outlet for spraying or (injection) injection of fuel is usually referred to as a direct-acting type. With this type of fuel injector, a large amount of force is required to lift the nozzle needle at the start of opening the nozzle outlet. Immediately after the nozzle outlet is opened, in other words, when the nozzle needle is raised, the fuel pressure is applied to an end face of the nozzle needle, which was placed on an inner wall of a fuel injector body, and assists the raising of the nozzle needle, hence the need for the large amount of force is eliminated, but instead a large amount of lift of the nozzle needle is required to lift the nozzle needle for spraying or (injecting) the fuel in a required amount.
Die US 6 776 354 B2 offenbart eine direkt-wirkende Kraftstoffeinspritzvorrichtung, in der sich der piezoelektrische Aktuator beim Laden zum Bewegen der Düsennadel in eine Ventil-Schließrichtung, in welcher der Düsenaustritt verschlossen ist, ausdehnt, während sich der piezoelektrische Aktuator beim Entladen zum Anheben der Düsennadel in eine Ventil-Öffnungsrichtung, in welcher der Düsenaustritt geöffnet ist, zusammenzieht.The US 6,776,354 B2 discloses a direct-acting fuel injection device in which the piezoelectric actuator expands when loading to move the nozzle needle in a valve-closing direction in which the nozzle outlet is closed, while the piezoelectric actuator expands in a valve-opening direction when unloading to lift the nozzle needle , in which the nozzle outlet is open, contracts.
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung der US 6 776 354 B2 ist derart ausgebildet, dass die Düsennadelhubverstärkung (=der Betrag des Hubes der Düsennadel/der Betrag der Ausdehnung des Piezo-Aktuators) beim Beginn des Öffnens des Düsenaustritts größer ist als derjenige nachdem der Düsenaustritt geöffnet ist, wodurch eine große Kraftmenge zum Anheben der Düsennadel am Beginn des Öffnens des Düsenaustritts erzeugt wird und auch ein großer Hubbetrag der Düsennadel sichergestellt wird, nachdem der Düsenaustritt geöffnet ist. Dies führt zu einer Verringerung der Energiemenge, welche zum Laden des Piezo-Aktuators benötigt wird, im Vergleich zu Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, in denen die Düsennadelhubverstärkung konstant gehalten wird, und zu einer Verbesserung der Energieeffizienz.The fuel injector of the US 6,776,354 B2 is designed in such a way that the nozzle needle stroke gain (= the amount of the stroke of the nozzle needle / the amount of expansion of the piezo actuator) at the beginning of the opening of the nozzle outlet is greater than that after the nozzle outlet is opened, whereby a large amount of force to lift the nozzle needle on Start of opening of the nozzle outlet is generated and a large amount of lift of the nozzle needle is also ensured after the nozzle outlet is opened. This leads to a reduction in the amount of energy required to charge the piezo actuator compared to fuel injection devices in which the nozzle needle lift gain is kept constant, and to an improvement in energy efficiency.
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Bauart von US 6 776 354 B2 , in welcher der Piezo-Aktuator zum Verschließen des Düsenaustritts geladen wird, hat jedoch den Nachteil, dass die Zeitdauer während des Betriebs der Maschine, zu welcher der Piezo-Aktuator eine hohe Spannung aufweist, länger ist als diejenige, in der der Piezo-Aktuator eine niedrige Spannung aufweist, was zu einem dielektrischen Durchschlag des Piezo-Aktuators führt, was zu einem Mangel an Zuverlässigkeit (d.h. Lebensdauer, Standzeit) des Piezo-Aktuators führt.The fuel injector of the US 6,776,354 B2 , in which the piezo actuator is loaded to close the nozzle outlet, however, has the disadvantage that the period of time during operation of the machine at which the piezo actuator has a high voltage is longer than that in which the piezo actuator is has a low voltage, which leads to dielectric breakdown of the piezo actuator, which leads to a lack of reliability (ie service life, service life) of the piezo actuator.
Die DE 10 2005 015 997 A1 offenbart einen Kraftstoffinjektor mit direkter Steuerung des Einspritzventilgliedes. Die Erfindung bezieht sich auf einen Kraftstoffinjektor mit direkter Ansteuerung eines Einspritzventilgliedes. Ein Aktor ist in einem Hohlraum aufgenommen, der über eine außerhalb des Kraftstoffinjektors angeordneten Hochdruckquelle mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagt ist. Der Aktor ist in Schließstellung des Einspritzventilgliedes bestromt und in Öffnungsstellung des Einspritzventilgliedes nicht bestromt. Der Aktor wirkt direkt auf einen den Übersetzerraum beaufschlagenden Übersetzerkolben eines Druckübersetzers. Im Übersetzerkolben ist eine einen Steuerraum begrenzende Steuerraumhülse beweglich aufgenommen.The DE 10 2005 015 997 A1 discloses a fuel injector with direct control of the injector member. The invention relates to a fuel injector with direct control of an injection valve member. An actuator is accommodated in a cavity to which fuel at high pressure is applied via a high-pressure source arranged outside the fuel injector. The actuator is energized in the closed position of the injection valve member and not energized in the open position of the injection valve member. The actuator acts directly on a booster piston of a pressure booster that acts on the booster space. A control chamber sleeve delimiting a control chamber is movably received in the booster piston.
In DE 10 2005 016 796 A1 offenbart einen zweistufig öffnenden Kraftstoffjektor. Dabei wird ein Kraftstoffinjektor vorgeschlagen, welcher die Vorteile einer direkten Nadelsteuerung mittels eines Piezoaktors aufweist, ohne eine inverse Nadelsteuerung einzusetzen. Zu diesem Zweck weist der Kraftstoffinjektor eine Hubumkehr mit einem zweistufigen Druckübersetzer auf. Wird der Piezoaktor ausgedehnt, so wird über einen Steuerkolben kurzfristig ein Druck p2 in einem zweiten Steuerraum erhöht. Dadurch wird ein Übersetzerkolben entgegen einer Schließrichtung verschoben, wodurch der Druck p2 der Hydraulikflüssigkeit im zweiten Steuerraum wieder ansteigt. Mittels eines mechanischen Anschlags und einer Ringschulter nimmt der Übersetzerkolben bei dieser Aufwärtsbewegung ein Einspritzventilglied mit, wodurch eine erste Öffnungsbewegung des Einspritzventilglieds erfolgt. Weiterhin wird durch die Bewegung des Steuerkolbens in Schließrichtung kurzfristig ein Druck p1 in einem ersten Steuerraum verringert. Der erste Steuerraum steht über einem Druckausgleichskanal in Verbindung mit einem Rückraum des Einspritzventilglieds. Somit sinkt auch ein Druck p3 im Rückraum, wodurch eine weitere, hydraulische Kraft auf das Einspritzventilglied ausgeübt wird und das Einspritzventilglied somit weiter angehoben wird.In DE 10 2005 016 796 A1 discloses a two stage opening fuel injector. A fuel injector is proposed which has the advantages of direct needle control by means of a piezo actuator without using an inverse needle control. For this purpose, the fuel injector has a stroke reversal with a two-stage pressure intensifier. If the piezo actuator is expanded, a pressure p 2 is briefly increased in a second control chamber via a control piston. As a result, a booster piston is displaced against a closing direction, whereby the pressure p 2 of the hydraulic fluid in the second control chamber rises again. By means of a mechanical stop and an annular shoulder, the booster piston takes along an injection valve member during this upward movement, whereby a first opening movement of the injection valve member takes place. Furthermore, the movement of the control piston in the closing direction briefly reduces a pressure p 1 in a first control chamber. The first control room is above you Pressure equalization channel in connection with a rear chamber of the injection valve member. A pressure p3 in the rear chamber thus also falls, as a result of which a further hydraulic force is exerted on the injection valve member and the injection valve member is thus raised further.
In DE 10 2005 016 794 A1 offenbart einen Kraftstoffinjektor mit Hubumkehr. Dabei wird ferner ein Kraftstoffinjektor vorgeschlagen, welcher die Vorteile einer direkten Nadelsteuerung mittels eines Piezo-Aktors aufweist, ohne eine inverse Nadelsteuerung einzusetzen. Zu diesem Zweck weist der Kraftstoffinjektor eine Hubumkehr auf. Wird der Piezo-Aktor ausgedehnt, so wird über einen Steuerkolben kurzfristig ein Volumen eines ersten Steuerraums vergrößert, wodurch ein erster Druck p1 einer Hydraulikflüssigkeit in dem ersten Steuerraum absinkt. Dadurch wird ein Übersetzerkolben entgegen einer Schließrichtung des Kraftstoffinjektors verschoben, wodurch der Druck p1 der Hydraulikflüssigkeit in dem ersten Steuerraum wieder ansteigt. Gleichzeitig wird durch diese Verschiebung des Übersetzerkolbens ein Einspritzventilglied entgegen der Schließrichtung bewegt. Weiterhin wird das Volumen eines zweiten Steuerraums vergrößert, wodurch in diesem zweiten Steuerraum ein Hydraulikdruck p2 absinkt. Dementsprechend sinkt auch der Hydraulikdruck p3 in einem über einen Druckausgleichskanal mit dem zweiten Steuerraum verbundenen Rückraum, wodurch eine hydraulische Kraft entgegen der Schließrichtung auf das Einspritzventilglied ausgeübt wird und dieses somit weiter angehoben wird.In DE 10 2005 016 794 A1 discloses a stroke reversal fuel injector. A fuel injector is also proposed which has the advantages of direct needle control by means of a piezo actuator without using an inverse needle control. For this purpose, the fuel injector has a stroke reversal. If the piezo actuator is expanded, a volume of a first control chamber is briefly increased via a control piston, as a result of which a first pressure p 1 of a hydraulic fluid in the first control chamber drops. As a result, a booster piston is displaced against a closing direction of the fuel injector, whereby the pressure p 1 of the hydraulic fluid in the first control chamber rises again. At the same time, this displacement of the booster piston moves an injection valve member against the closing direction. Furthermore, the volume of a second control chamber is increased, as a result of which a hydraulic pressure p 2 drops in this second control chamber. The hydraulic pressure p 3 in a back chamber connected to the second control chamber via a pressure equalization channel also falls accordingly, whereby a hydraulic force is exerted on the injection valve member counter to the closing direction and this is thus increased further.
Die DE 10 2005 015 731 A1 offenbart einen Kraftstoffinjektor mit Piezoaktor. Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine, mit mindestens einer durch ein Einspritzventilglied verschließbaren oder freigebbaren Einspritzöffnung. Das Einspritzventilglied ist von einem Aktor ansteuerbar. In einem einseitig offenen Übersetzerkolben, der mit dem Aktor in Verbindung steht, ist ein Steuerkolben bewegbar aufgenommen. Im Steuerkolben ist an der dem Übersetzerkolben abgewandten Seite ein ringförmiger Ansatz ausgebildet, in welchem das Einspritzventilglied geführt ist, so dass bei bestromtem Aktor die mindestens eine Einspritzöffnung freigegeben ist und bei nicht bestromtem Aktor die mindestens eine Einspritzöffnung verschlossen ist.The DE 10 2005 015 731 A1 discloses a fuel injector with a piezo actuator. The invention relates to a fuel injector for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, with at least one injection opening that can be closed or opened by an injection valve member. The injection valve member can be controlled by an actuator. A control piston is movably received in a booster piston which is open on one side and which is connected to the actuator. In the control piston, on the side facing away from the booster piston, an annular shoulder is formed in which the injection valve member is guided so that when the actuator is energized the at least one injection opening is released and when the actuator is not energized the at least one injection opening is closed.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Demnach ist es eine Hauptaufgabe der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden.Accordingly, it is a main object of the invention to avoid the disadvantages of the prior art.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für einen Verbrennungsmotor anzugeben, welche von einer direkt-wirkenden Bauart ist, in welcher ein Piezo-Aktuator zum Erzeugen eines Düsennadelhubs zum Öffnen oder zum Verschließen eines Düsenaustritts arbeitet, und bei dem die Düsennadelhubverstärkung verändert wird, um die Energieeffizienz zu verbessern, und welche dazu ausgebildet ist, die Zuverlässigkeit beim Betrieb des Piezo-Aktuators sicherzustellen.It is a further object of the invention to provide a fuel injection device for an internal combustion engine which is of a direct-acting type in which a piezo actuator operates to generate a nozzle needle stroke to open or close a nozzle outlet, and in which the nozzle needle stroke gain is changed , in order to improve the energy efficiency, and which is designed to ensure the reliability in the operation of the piezo actuator.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wie beispielsweise eine Dieselmaschine für ein Fahrzeug angegeben. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung weist Folgendes auf: (a) einen Kraftstoffeinspritzvorrichtungs-Körper (10, 11a, 11b), der einen darin ausgebildeten Düsenaustritt (101) und einen Kraftstoffweg (100, 110), durch welchen der Düsenaustritt mit Kraftstoff versorgt wird, hat; (b) eine Düsennadel (13), welche einen Kopf (131) hat, welcher den Düsenaustritt (101) verschließt oder öffnet; (c) einen piezoelektrischen Aktuator (14), welcher sich wahlweise ausdehnt und zusammenzieht, wenn er geladen und entladen wird; (d) einen Zylinder (22), welcher darin ein erstes Führungsloch (220) und ein zweites Führungsloch (221), welches einen geringeren Durchmesser als das erste Führungsloch (220) hat, ausgebildet hat, wobei der Zylinder (22) durch den piezoelektrischen Aktuator (14) bewegt wird; e) einen Kolben (21), der ein unbewegliches Element ist, welches ortsfest zu dem Kraftstoffeinspritzvorrichtungs-Körper (10, 11a, 11b) ist, wobei der Kolben (21) einen zylindrischen Kolbenteilbereich (210) hat, welcher in dem ersten Führungsloch (220) des Zylinders (22) angeordnet ist, um es dem Zylinder (22) zu ermöglichen, zu gleiten; (f) einen zylindrischen Heber (23), welcher in dem zweiten Führungsloch (221) des Zylinders (22) verschiebbar angeordnet ist, wobei der Heber (23) ein darin ausgebildetes Führungsloch (232) hat, in dem ein rückwärtiger Endteilbereich der Düsennadel (13), welcher von dem Kopf (131) derselben entfernt ist, verschiebbar angeordnet ist; (g) eine erste Hydraulikkammer (25), welche durch den Zylinder (22), den Kolben (21), den Heber (23) und die Düsennadel (13) innerhalb des Kraftstoffeinspritzvorrichtungs-Körpers (10, 11a, 11b) definiert oder begrenzt wird, und in der der Druck durch eine Ausdehnung des piezoelektrischen Aktuators (14) verringert wird, um eine Bewegung des Hebers (23) zu erzeugen; und (h) einen Widerstand (27, 30), welcher einen Widerstand für bzw. gegen die Bewegung des Hebers (23) herstellt, welche aus einer Druckabnahme in der ersten Hydraulikkammer (25) entsteht.According to one aspect of the invention, a fuel injection device for an internal combustion engine, such as a diesel engine for a vehicle, is specified. The fuel injector includes: (a) a fuel injector body ( 10 , 11a , 11b) which has a nozzle outlet formed therein ( 101 ) and a fuel path ( 100 , 110 ) through which the nozzle outlet is supplied with fuel; (b) a nozzle needle ( 13 ), which has a head ( 131 ) which has the nozzle outlet ( 101 ) closes or opens; (c) a piezoelectric actuator ( 14th ), which selectively expands and contracts as it is charged and discharged; (d) a cylinder ( 22nd ), which has a first guide hole ( 220 ) and a second guide hole ( 221 ), which has a smaller diameter than the first guide hole ( 220 ) has formed, the cylinder ( 22nd ) by the piezoelectric actuator ( 14th ) is moved; e) a piston ( 21st ), which is an immovable element fixed to the fuel injector body ( 10 , 11a , 11b) where the piston ( 21st ) a cylindrical piston section ( 210 ), which in the first guide hole ( 220 ) of the cylinder ( 22nd ) is arranged to attach it to the cylinder ( 22nd ) allow to slide; (f) a cylindrical jack ( 23 ), which is in the second guide hole ( 221 ) of the cylinder ( 22nd ) is slidably arranged, whereby the lifter ( 23 ) a guide hole formed therein ( 232 ), in which a rear end portion of the nozzle needle ( 13 ), which of the head ( 131 ) the same is removed, is slidably arranged; (g) a first hydraulic chamber ( 25th ), which through the cylinder ( 22nd ), the piston ( 21st ), the jack ( 23 ) and the nozzle needle ( 13 ) inside the fuel injector body ( 10 , 11a , 11b) is defined or limited, and in which the pressure is caused by an expansion of the piezoelectric actuator ( 14th ) is decreased in order to move the jack ( 23 ) to create; and (h) a resistor ( 27 , 30th ), which provides resistance for or against the movement of the lifter ( 23 ), which from a pressure decrease in the first hydraulic chamber ( 25th ) arises.
Der Heber (23) ist derart ausgebildet, dass er die Düsennadel (13) zum Bewegen der Düsennadel (13) in eine Öffnungsrichtung, in welcher der Düsenaustritt (101) geöffnet ist, in einer frühen Phase der Ausdehnung des piezoelektrischen Aktuators (14) ergreift bzw. mit dieser in Eingriff steht.The lifter ( 23 ) is designed in such a way that it has the nozzle needle ( 13 ) to move the nozzle needle ( 13 ) in an opening direction in which the nozzle outlet ( 101 ) is open, at an early stage of the expansion of the piezoelectric actuator ( 14th ) engages or engages with it.
Die Düsennadel (13) wird durch die Druckabnahme in der ersten Hydraulikkammer (25)in einer späteren Phase der Ausdehnung des piezoelektrischen Aktuators (14) von dem Heber (23) weg in die Öffnungsrichtung bewegt.The nozzle needle ( 13 ) is caused by the decrease in pressure in the first hydraulic chamber ( 25th ) in a later phase of the expansion of the piezoelectric actuator ( 14th ) from the jack ( 23 ) moved away in the opening direction.
Wenn ein Bereich des Zylinders (22), auf den der Druck in der ersten Hydraulikkammer (25) angewandt wird, als ein erster Druckanwendungsbereich A1 definiert wird, und ein Bereich des Hebers (23), auf den der Druck in der ersten Hydraulikkammer (25) angewandt wird als ein zweiter Druckanwendungsbereich A2 definiert wird, und ein Bereich der Düsennadel (13), auf den der Druck in der ersten Hydraulikkammer (25) angewandt wird, als dritter Druckanwendungsbereich A3 definiert wird, und A1/(A2 + A3) als erste Hubverstärkung λ1 definiert wird, und A1/A3 als zweite Hubverstärkung λ2 definiert wird, ist die zweite Hubverstärkung λ2 größer als die erste Hubverstärkung λ1 gewählt.If an area of the cylinder ( 22nd ), to which the pressure in the first hydraulic chamber ( 25th ) is applied as a first pressure application area A1 is defined, and an area of the lifter ( 23 ), to which the pressure in the first hydraulic chamber ( 25th ) is applied as a second pressure application area A2 is defined, and an area of the nozzle needle ( 13 ), to which the pressure in the first hydraulic chamber ( 25th ) is applied as the third pressure application area A3 is defined, and A1 / (A2 + A3) is defined as the first stroke gain λ1, and A1 / A3 is defined as the second stroke gain λ2, the second stroke gain λ2 is selected to be greater than the first stroke gain λ1.
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung einer direkt-wirkenden Bauart, in der der piezoelektrische Aktuator (14) sich zum Öffnen des Düsenaustritts (101) ausdehnt, wenn er geladen wird, ist besonders zum Ändern der Hubverstärkung der Düsennadel (13) zwischen der ersten Hubverstärkung, wenn der Düsenaustritt geöffnet wird und der zweiten Hubverstärkung, nachdem der Düsenaustritt geöffnet worden ist, ausgebildet, wodurch die Energieeffizienz verbessert wird und die Betriebszuverlässigkeit des piezoelektrischen Aktuators (14) sichergestellt wird.The direct-acting type fuel injection device in which the piezoelectric actuator ( 14th ) to open the nozzle outlet ( 101 ) expands when it is charged, is especially for changing the stroke gain of the nozzle needle ( 13 ) between the first stroke reinforcement when the nozzle outlet is opened and the second stroke reinforcement after the nozzle outlet has been opened, whereby the energy efficiency is improved and the operational reliability of the piezoelectric actuator ( 14th ) is ensured.
In der bevorzugten Form der Erfindung ist der Widerstand durch eine zweite Hydraulikkammer (27) implementiert, welche in dem Kraftstoffeinspritzvorrichtungs-Körper (10, 11a, 11b) ausgebildet ist, und in der Druck durch die Bewegung des Hebers (23) verringert wird, welche aus der Druckabnahme in der ersten Hydraulikkammer (25) entsteht.In the preferred form of the invention, the resistance is provided by a second hydraulic chamber ( 27 ) implemented in the fuel injector body ( 10 , 11a , 11b) is formed, and in the pressure due to the movement of the jack ( 23 ), which results from the pressure decrease in the first hydraulic chamber ( 25th ) arises.
Der Widerstand kann alternativ durch eine Feder (30) implementiert sein.The resistance can alternatively be provided by a spring ( 30th ) must be implemented.
Der Kraftstoffeinspritzvorrichtungs-Körper (10, 11a, 11b) kann einen Zylinder (104) haben, in welchem ein Führungsloch (105) ausgebildet ist. Der Heber (23) hat einen ersten Zylinder (230), welcher in dem ersten Führungsloch (220) des Zylinders (22) verschiebbar angeordnet ist, und einen zweiten Zylinder (231), welcher in dem Führungsloch (105) des Zylinders (104) verschiebbar angeordnet ist. Wenn sich der piezoelektrische Aktuator (14) ausdehnt, wird der Zylinder (22) so bewegt, dass das zweite Führungsloch (221) von dem Kolbenteilbereich (210) wegbewegt wird.The fuel injector body ( 10 , 11a , 11b) can have a cylinder ( 104 ) in which a guide hole ( 105 ) is trained. The lifter ( 23 ) has a first cylinder ( 230 ), which is in the first guide hole ( 220 ) of the cylinder ( 22nd ) is slidably arranged, and a second cylinder ( 231 ), which is in the guide hole ( 105 ) of the cylinder ( 104 ) is slidably arranged. When the piezoelectric actuator ( 14th ) expands, the cylinder ( 22nd ) moved so that the second guide hole ( 221 ) from the piston section ( 210 ) is moved away.
Wenn sich der piezoelektrische Aktuator (14) zusammenzieht, wird der Zylinder (22) zurück in Richtung des piezoelektrischen Aktuators (14) gebracht, was zu einem Druckanstieg in der ersten Hydraulikkammer (25) führt, welcher die Düsennadel (13) zum Verschließen des Düsenaustritts (101) bewegt.When the piezoelectric actuator ( 14th ) contracts, the cylinder ( 22nd ) back towards the piezoelectric actuator ( 14th ), which leads to a pressure increase in the first hydraulic chamber ( 25th ), which leads the nozzle needle ( 13 ) to close the nozzle outlet ( 101 ) emotional.
Der Heber (23) kann einen Federsitz (234) haben. Die Feder (30) ist zwischen dem Federsitz (234) des Hebers (23) und einem Ende des Zylinders (22) angeordnet, um den Widerstand für die Bewegung des Hebers (23), welche aus der Druckverringerung in der ersten Hydraulikkammer (25) entsteht, herzustellen.The lifter ( 23 ) can have a spring seat ( 234 ) to have. The feather ( 30th ) is between the spring seat ( 234 ) of the jack ( 23 ) and one end of the cylinder ( 22nd ) arranged to increase the resistance to the movement of the jack ( 23 ), which results from the pressure reduction in the first hydraulic chamber ( 25th ) arises to produce.
FigurenlisteFigure list
Die vorliegende Erfindung wird aus der hierin vorgegebenen detaillierten Beschreibung und aus den beiliegenden Zeichnungen von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung besser verständlich, welche jedoch nicht dazu herangezogen werden sollten, um die Erfindung auf die spezifischen Ausführungsformen zu beschränken, sondern welche lediglich dem Zweck der Erklärung und des Verständnisses dienen.The present invention will be better understood from the detailed description given herein and from the accompanying drawings of preferred embodiments of the invention, which, however, should not be used to limit the invention to the specific embodiments, but rather for the purpose of explanation and illustration Serve understanding.
In den beigefügten Zeichnungen ist:
- 1 eine longitudinale Schnittansicht, welche einen inneren Aufbau einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
- 2(a) eine Seitenansicht, welche eine Schubplatte bzw. einen Schubbock zeigt, welcher in der Kraftstoffeinspritzvorrichtung der 1 angebracht ist;
- 2(b) eine Draufsicht, welche den Schubbock der 2(a) darstellt;
- 3 eine Draufsicht, welche einen in der Kraftstoffeinspritzvorrichtung der 1 angebrachten Kolben darstellt;
- 4 ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen einem auf eine Düsennadel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung der 1 angewandten Druck und dem Betrag des Hubs der Düsennadel zeigt; und
- 5 eine longitudinale Schnittdarstellung, welche einen inneren Aufbau einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
In the attached drawings: - 1 Fig. 3 is a longitudinal sectional view showing an internal structure of a fuel injection device according to a first embodiment of the invention;
- 2 (a) FIG. 11 is a side view showing a push plate used in the fuel injector of FIG 1 is appropriate;
- 2 B) a top view showing the pusher block of the 2 (a) represents;
- 3 FIG. 13 is a plan view showing a device in the fuel injector of FIG 1 represents attached piston;
- 4th FIG. 13 is a diagram showing a relationship between an on a nozzle needle of the fuel injector of FIG 1 shows applied pressure and the amount of stroke of the nozzle needle; and
- 5 Fig. 3 is a longitudinal sectional view showing an internal structure of a fuel injection device according to a second embodiment of the invention.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS
Bezug nehmend auf die Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugszahlen auf gleiche Teile in verschiedenen Ansichten beziehen, insbesondere Bezug nehmend auf 1, ist eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zum Anbringen in einem Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors gezeigt. Auf die Kraftstoffeinspritzvorrichtung dieser Ausführungsform wird hierin Bezug genommen als eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, welche in einem Common Rail Einspritzsystem eines Fahrzeugs Verwendung findet, welches in einer gemeinsamen Kraftstoffleitung (nicht gezeigt), welche als Kraftstoffspeicher dient, bevorrateten Kraftstoff in eine Dieselmaschine sprüht bzw. (ein-)spritzt.Referring to the drawings, wherein like reference numbers refer to like parts throughout different views, particularly with reference to FIG 1 , is a fuel injection device according to the first embodiment of the invention for mounting in a cylinder head of an internal combustion engine. The fuel injection device of this embodiment is referred to herein as a fuel injection device which is used in a common rail injection system of a vehicle, which in a common fuel line (not shown), which serves as a fuel accumulator, sprays or (a) fuel stored in a diesel engine. ) splashes.
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung hat, wie aus 1 ersichtlich ist, einen Kraftstoffeinspritzvorrichtungs-Körper, welcher aus einem hohlzylindrischen Düsenkörper 10, einem hohlzylindrischen ersten Piezo-Körper 11a und einem hohlzylindrischen zweiten Piezo-Körper 11b aufgebaut ist. Die Körper 10, 11a und 11b sind in Serie angeordnet, um die Länge der Kraftstoffeinspritzvorrichtung zu begrenzen oder definieren und mit einer Sicherungsmutter 12 aneinandergefügt.The fuel injector has how out 1 can be seen, a fuel injector body which consists of a hollow cylindrical nozzle body 10 , a hollow cylindrical first piezo body 11a and a hollow cylindrical second piezo body 11b is constructed. The body 10 , 11a and 11b are arranged in series to limit or define the length of the fuel injector and with a lock nut 12 joined together.
Die Piezo-Körper 11a und 11b weisen einen in ihnen ausgebildeten Stromaufwärts- Hochdruck-Kraftstoffweg 110 auf, durch welchen Kraftstoff, wie er von dem Speicher bereitgestellt wird, unter einem hohen Druck strömt. Der Düsenkörper 10 hat einen darin ausgebildeten Stromabwärts-Hochdruck-Kraftstoffweg 100, welcher mit dem Stromaufwärts-Hochdruck-Kraftstoffweg 110 in Verbindung steht und durch welchen der Kraftstoff von dem Stromaufwärts-Hochdruck-Kraftstoffweg 110 zu dem oberen Ende oder dem Kopf des Düsenkörpers 10 strömt.The piezo body 11a and 11b have an upstream high pressure fuel path formed therein 110 on which fuel, as it is provided by the accumulator, flows under a high pressure. The nozzle body 10 has a downstream high pressure fuel path formed therein 100 which is associated with the upstream high pressure fuel path 110 and through which the fuel is in communication from the upstream high pressure fuel path 110 to the top or head of the nozzle body 10 flows.
Der Kopf des Düsenkörpers 10 hat in ihm ausgebildete Düsenaustritte 101, durch welche der Kraftstoff unter dem hohen Druck in einen Zylinder des Verbrennungsmotors gesprüht bzw. (ein)gespritzt wird. Der Kopf des Düsenkörpers 10 hat einen Körpersitz 102, welcher an einer inneren Wand davon, stromaufwärts der Düsenaustritte 101, ausgebildet ist.The head of the nozzle body 10 has formed nozzle outlets in it 101 , through which the fuel is sprayed or (injected) into a cylinder of the internal combustion engine under the high pressure. The head of the nozzle body 10 has a body fit 102 which is on an inner wall thereof, upstream of the nozzle outlets 101 , is trained.
Der Düsenkörper 10 hat auch einen Düsenkörperzylinder 104, welcher, wie ein Ansatz oder eine Nabe, von einer rückwärtigen Endoberfläche 103 davon hervorsteht. Der Düsenkörperzylinder 104 hat ein darin ausgebildetes erstes Führungsloch 105.The nozzle body 10 also has a nozzle body cylinder 104 which, like a boss or a hub, from a rear end surface 103 protrudes from it. The nozzle body cylinder 104 has a first guide hole formed therein 105 .
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung hat auch eine zylindrische Düsennadel 13, welche zum Öffnen oder zum Verschließen der Düsenaustritte 101 arbeitet. Die Düsennadel 13 hat einen zylindrischen Nadelkolben 130, welcher verschiebbar in einem zweiten Führungsloch 106, welches in dem Düsenkörper 10 ausgebildet ist, angeordnet ist. Die Düsennadel 13 hat auch einen kegelförmigen oder konischen Kopf 131, welcher den Düsenaustritten 101 gegenüberliegt und welcher zum Öffnen oder zum Verschließen der Düsenaustritte 101 auf den Körpersitz 102 gesetzt oder von dem Körpersitz 102 durch eine umgekehrte Bewegung der Düsennadel 13 abgehoben wird.The fuel injector also has a cylindrical nozzle needle 13 which are used to open or close the nozzle outlets 101 is working. The jet needle 13 has a cylindrical needle piston 130 , which is slidable in a second guide hole 106 which is in the nozzle body 10 is formed, is arranged. The jet needle 13 also has a conical or conical head 131 , which the nozzle outlets 101 opposite and which one to open or close the nozzle outlets 101 on the body seat 102 seated or from the body seat 102 by reversing the movement of the nozzle needle 13 is lifted.
Der Düsenkörperzylinder 104 steht, wie obenstehend beschrieben, von der Endoberfläche 103 der Düsennadel 13, entfernt von den Düsenaustritten 101, hervor. Die Düsennadel 13 hat einen Nadelflansch bzw. einen Nadelring 132, welcher von derselben radial nach außen hervorsteht.The nozzle body cylinder 104 stands from the end surface as described above 103 the nozzle needle 13 , away from the nozzle outlets 101 , emerge. The jet needle 13 has a needle flange or a needle ring 132 which protrudes radially outward therefrom.
Innerhalb des Stromaufwärts-Hochdruck-Kraftstoffweges 110 ist ein Piezo-Aktuator 14 angeordnet, welcher aus einer Vielzahl von piezoelektrischen Einheiten aufgebaut ist, welche in der Form von Lagen gestapelt bzw. geschichtet sind, welche betreibbar sind, um sich auszudehnen oder zusammenzuziehen, wenn sie elektrisch geladen oder entladen werden. Zusätzlich sind eine Schubplatte bzw. ein Schubbock 20, ein Kolben 21, der Zylinder 22 und ein Heber 23 in dem Stromaufwärts-Hochdruck-Kraftstoffweg 110 angeordnet.Within the upstream high pressure fuel path 110 is a piezo actuator 14th which is composed of a plurality of piezoelectric units stacked in the form of sheets which are operable to expand or contract when electrically charged or discharged. In addition, there is a push plate or a push block 20th , a piston 21st , the cylinder 22nd and a lifter 23 in the upstream high pressure fuel path 110 arranged.
Der Schubbock 20 weist, wie deutlich in den 2a und 2b dargestellt ist, eine Scheibe 200 und drei zylindrische Beine 201 auf. Die zylindrischen Beine 201 erstrecken sich von einem Ende der Scheibe 200 in axialer Richtung von dieser und sind an einem äußeren Umfang der Scheibe 200 in äquivalenten oder gleichen Intervallen voneinander weg platziert.The pusher 20th shows how clearly in the 2a and 2 B is shown a disk 200 and three cylindrical legs 201 on. The cylindrical legs 201 extend from one end of the disc 200 in the axial direction of this and are on an outer periphery of the disc 200 placed at equivalent or equal intervals away from each other.
Der Kolben 21 ist ein unbewegliches Element, welches relativ zu dem Kraftstoffeinspritzvorrichtungs-Körper ortsfest ist und weist, wie in 3 dargestellt ist, einen zylindrischen Kolbenkopf 210 und einen Flansch oder Ring 211 auf. Der Flansch oder Ring 211 ist an einem Ende des Kolbenkopfes 210 angeordnet und erstreckt sich radial von dem Kolbenkopf 210 weg. Der Ring 211 hat drei darin ausgebildete Beindurchführlöcher 212, durch welche sich die Beine 201 des Schubbocks 20 hindurch erstrecken. Die Beindurchführlöcher 212 bilden oder etablieren eine fluidische Verbindung zwischen einem Teilbereich des Stromaufwärts-Hochdruck-Kraftstoffwegs 110, welcher in dem ersten Piezo-Körper 11a ausgebildet ist, und einem Teilbereich des Stromaufwärts-Hochdruck-Kraftstoffwegs 110, welcher in dem zweiten Piezo-Körper 11b ausgebildet ist.The piston 21st is an immovable element which is stationary relative to the fuel injector body and has, as in FIG 3 is shown a cylindrical piston head 210 and a flange or ring 211 on. The flange or ring 211 is at one end of the piston head 210 arranged and extending radially from the piston head 210 path. The ring 211 has three leg holes formed therein 212 through which the legs 201 of the push rod 20th extend through. The leg feed-through holes 212 form or establish a fluidic connection between a portion of the upstream high pressure fuel path 110 , which in the first piezo body 11a and a portion of the upstream high pressure fuel path 110 , which in the second piezo body 11b is trained.
Zurückverweisend auf 1 ist der Kolben 21 fest an dem äußeren Umfang des Rings 211 zwischen dem ersten und dem zweiten Piezo-Körper 11a und 11b gefasst, so dass er relativ zu dem ersten und dem zweiten Piezo-Körper 11a und 11b positioniert oder ortsfest ist.Referring back to 1 is the piston 21st firmly on the outer circumference of the ring 211 between the first and the second piezo body 11a and 11b taken so that it is relative to the first and the second piezo body 11a and 11b positioned or stationary.
Der Schubbock 20 ist mit der Scheibe 200 in Anlage mit dem Piezo-Aktuator 14 platziert. Die Beine 201 erstrecken sich durch die Beindurchführlöcher 212 des Kolbens 21 hindurch und befinden sich an Enden davon in Anlage mit dem Zylinder 22. Wenn sich der Piezo-Aktuator 14 ausdehnt, drückt oder bewegt er den Zylinder 22 durch den Schubbock 20.The pusher 20th is with the disc 200 in contact with the piezo actuator 14th placed. The legs 201 extend through the leg feed-through holes 212 of the piston 21st through and are at ends thereof in abutment with the cylinder 22nd . When the piezo actuator 14th expands, pushes or moves the cylinder 22nd through the pusher 20th .
Der Zylinder 22 ist ein hohlzylindrisches bewegliches Element und hat darin ein erstes Führungsloch 220 und ein zweites Führungsloch 221, welches einen geringeren Durchmesser als das erste Führungsloch 220 hat, ausgebildet. Der Kolbenkopf 210 des Kolbens 21 ist in dem ersten Führungsloch 220 angeordnet, um es dem Zylinder 22 zu ermöglichen, zu gleiten. Der Kolbenkopf 210 arbeitet besonders, um eine Funktion eines Kolbens zu erfüllen. Eine erste Feder 24 ist zwischen dem Zylinder 22 und dem Düsenkörperzylinder 104 angeordnet, um den Zylinder 22 in Anlage mit dem Piezo-Aktuator 14 zu drücken oder zu drängen.The cylinder 22nd is a hollow cylindrical movable member and has a first guide hole therein 220 and a second guide hole 221 which has a smaller diameter than the first guide hole 220 has trained. The piston head 210 of the piston 21st is in the first guide hole 220 arranged to it the cylinder 22nd to allow to slide. The piston head 210 works especially to perform a function of a piston. A first feather 24 is between the cylinder 22nd and the nozzle body cylinder 104 arranged to the cylinder 22nd in contact with the piezo actuator 14th to push or push.
Der Heber 23 hat eine hohlzylindrische Form und weist einen ersten Zylinder 230 und einen zweiten Zylinder 231 auf, welche koaxial zueinander angeordnet sind. Der zweite Zylinder 231 hat einen größeren Durchmesser als der erste Zylinder 230. Der Heber 23 hat ein darin ausgebildetes Führungsloch 232. Der erste Zylinder 230 ist verschiebbar in dem zweiten Führungsloch 221 des Zylinders 22 angeordnet. Der zweite Zylinder 231 ist verschiebbar in dem ersten Führungsloch 105 des Düsenkörpers 10 angeordnet. Der rückwärtige Endteilbereich der Düsennadel 13 ist verschiebbar in dem Führungsloch 232 des Hebers 23 angeordnet.The lifter 23 has a hollow cylindrical shape and has a first cylinder 230 and a second cylinder 231 which are arranged coaxially to one another. The second cylinder 231 has a larger diameter than the first cylinder 230 . The lifter 23 has a guide hole formed therein 232 . The first cylinder 230 is slidable in the second guide hole 221 of the cylinder 22nd arranged. The second cylinder 231 is slidable in the first guide hole 105 of the nozzle body 10 arranged. The rear end portion of the nozzle needle 13 is slidable in the guide hole 232 of the lifter 23 arranged.
Der Zylinder 22, der Kolbenkopf 210 des Kolbens 21, der erste Zylinder 230 des Hebers 23 und das rückwärtige Ende der Düsennadel 13 definieren eine erste Hydraulikkammer 25, welche hermetisch verschlossen ist. Innerhalb der ersten Hydraulikkammer 25 ist der Nadelring 132 angeordnet. Der Heber 23 ist mit dem ersten Ende des ersten Zylinders 230 in Anlage mit dem Nadelring 132 platziert. Eine zweite Feder 26 ist in der ersten Hydraulikkammer 25 angeordnet. Die zweite Feder 26 wird durch den Kolbenkopf 210 und den Nadelring 132 fixiert bzw. gehalten, um die Düsennadel 13 in die Ventil-Schließrichtung, in welcher die Düsenaustritte 101 verschlossen sind, zu drücken oder zu drängen.The cylinder 22nd , the piston head 210 of the piston 21st , the first cylinder 230 of the lifter 23 and the rear end of the nozzle needle 13 define a first hydraulic chamber 25th which is hermetically sealed. Inside the first hydraulic chamber 25th is the needle ring 132 arranged. The lifter 23 is to the first end of the first cylinder 230 in contact with the needle ring 132 placed. Another feather 26th is in the first hydraulic chamber 25th arranged. The second feather 26th is through the piston head 210 and the needle ring 132 fixed or held to the nozzle needle 13 in the valve closing direction in which the nozzle exits 101 are closed, to press or to urge.
Der zweite Zylinder 231 des Hebers 23, der Düsenkörperzylinder 104 und die rückwärtige Endoberfläche 103 des Düsenkörpers 10 definieren eine zweite Hydraulikkammer 27, welche hermetisch verschlossen ist und als Widerstandsmechanismus dient. Eine dritte Feder 28 ist in der zweiten Hydraulikkammer 27 angeordnet. Die dritte Feder 28 ist zwischen dem zweiten Zylinder 231 des Hebers 23 und der rückwärtigen Endoberfläche 103 des Düsenkörpers 10 fixiert bzw. gehalten, um den Heber 23 in Anlage mit dem Nadelring 132 zu drücken oder zu drängen.The second cylinder 231 of the lifter 23 , the nozzle body cylinder 104 and the rear end surface 103 of the nozzle body 10 define a second hydraulic chamber 27 , which is hermetically sealed and serves as a resistance mechanism. A third feather 28 is in the second hydraulic chamber 27 arranged. The third feather 28 is between the second cylinder 231 of the lifter 23 and the rear end surface 103 of the nozzle body 10 fixed or held to the jack 23 in contact with the needle ring 132 to push or push.
An dieser Stelle wird der innere Durchmesser des ersten Führungsloches 220 des Zylinders 22 (d.h. der äußere Durchmesser des Kolbenkopfes 210 des Kolbens 21) als d1 definiert. Der innere Durchmesser des zweiten Führungsloches 221 des Zylinders 22 (d.h. der äußere Durchmesser des ersten Zylinders 230) wird als d2 definiert. Der innere Durchmesser des Führungsloches 232 des Hebers 23 (d.h. der äußere Durchmesser des Nadelkolbens 130 der Düsennadel 13) wird als d3 definiert.At this point, the inner diameter of the first guide hole becomes 220 of the cylinder 22nd (i.e. the outside diameter of the piston head 210 of the piston 21st ) defined as d1. The inner diameter of the second guide hole 221 of the cylinder 22nd (i.e. the outside diameter of the first cylinder 230 ) is defined as d2. The inner diameter of the guide hole 232 of the lifter 23 (i.e. the outer diameter of the needle piston 130 the nozzle needle 13 ) is defined as d3.
Ein Bereich des Zylinders 22, auf welchen der Druck der ersten Hydraulikkammer 25 angewandt wird, wird als ein erster Druckanwendungsbereich A1 definiert. Ein Bereich des Hebers 23, auf welchen der Druck in der ersten Hydraulikkammer 25 angewandt wird, wird als zweiter Druckanwendungsbereich A2 definiert. Ein Bereich der Düsennadel 13, auf welchen der Druck in der ersten Hydraulikkammer 25 angewandt wird, wird als dritter Druckanwendungsbereich A3 definiert. Die Bereiche A1, A2 und A3 werden ausgewählt, um die Beziehungen A1=π/4 × (d12-d22), A2=π/4 × (d22-d32) und A3=π/4 × d32 zu erfüllen.An area of the cylinder 22nd to which the pressure of the first hydraulic chamber 25th is applied as a first pressure application area A1 Are defined. One area of the lifter 23 to which the pressure in the first hydraulic chamber 25th is applied as the second pressure application area A2 Are defined. An area of the nozzle needle 13 to which the pressure in the first hydraulic chamber 25th is applied is the third pressure application area A3 Are defined. The areas A1 , A2 and A3 are selected to the relationships A1 = π / 4 × (d1 2 -d2 2 ), A2 = π / 4 × (d2 2 -d3 2 ) and A3 = π / 4 × d3 2 .
Weiterhin wird A1/(A2 + A3) als erste Hubverstärkung λ1 definiert. A1/A3 wird als zweite Hubverstärkung λ2 definiert. Die zweite Hubverstärkung λ2 ist größer als die erste Hubverstärkung λ1.Furthermore, A1 / (A2 + A3) is defined as the first stroke gain λ1. A1 / A3 is defined as the second stroke gain λ2. The second lift gain λ2 is greater than the first lift gain λ1.
Der Betrieb der Kraftstoffeinspritzvorrichtung wird unterhalb beschrieben. 1 stellt die Kraftstoffeinspritzvorrichtung in einer geschlossenen Stellung dar, welche durch das Zusammenziehen des entladenen Piezo-Aktuators 14 etabliert wird. Die Düsennadel 13 wird durch den Druck in der ersten Hydraulikkammer 25 und den durch die zweite Feder 26 erzeugten Druck in die Ventil-Schließrichtung gedrängt, um den konischen Kopf 131 der Düsennadel 13 in Anlage mit dem Körpersitz 102 zu bringen, wodurch die Düsenaustritte 101 verschlossen werden.The operation of the fuel injector is described below. 1 shows the fuel injector in a closed position caused by the contraction of the discharged piezo actuator 14th is established. The jet needle 13 is caused by the pressure in the first hydraulic chamber 25th and that by the second spring 26th generated pressure urged in the valve closing direction around the conical head 131 the nozzle needle 13 in contact with the body seat 102 to bring, reducing the nozzle outlets 101 be locked.
Wenn der Piezo-Aktuator 14 geladen wird, wird er sich ausdehnen, um den Zylinder 22 durch den Schubbock 20 zu bewegen. Die Ausdehnung des Piezo-Aktuators 14 bewirkt besonders, dass der Zylinder 22 so bewegt wird, dass das zweite Führungsloch 221 den Kolbenkopf 210 verlässt.When the piezo actuator 14th is loaded, it will expand to the cylinder 22nd through the pusher 20th to move. The expansion of the piezo actuator 14th especially causes the cylinder 22nd is moved so that the second guide hole 221 the piston head 210 leaves.
Da der innere Durchmesser d2 des zweiten Führungsloches 221 kleiner ist als der innere Durchmesser d1 des ersten Führungsloches 220, wird die Bewegung des Zylinders 22 zu einem Ansteigen des Volumens der ersten Hydraulikkammer 25 führen, so dass der Druck in der ersten Hydraulikkammer 25 abnimmt.Since the inner diameter d2 of the second guide hole 221 is smaller than the inner diameter d1 of the first guide hole 220 , will be the movement of the cylinder 22nd to an increase in the volume of the first hydraulic chamber 25th cause the pressure in the first hydraulic chamber 25th decreases.
Die Druckabnahme in der ersten Hydraulikkammer 25 wird verursachen, dass der Heber 23 in Richtung des Kolbenkopfes 210 bewegt wird, wodurch die Düsennadel 13 durch den Eingriff des ersten Zylinders 230 des Hebers 23 mit dem Nadelring 132 nach oben in die Ventil-Öffnungsrichtung gehoben wird. Der konische Kopf 131 der Düsennadel 13 verlässt demnach den Körpersitz 102, wodurch die Düsenaustritte 101 geöffnet werden, um den Kraftstoff in die Zylinder der Maschine zu sprühen bzw. (einzu-)spritzen. Da der Heber 23 und die Düsennadel 13 gemeinsam angehoben werden, wird die Hubverstärkung der Düsennadel 13 durch die erste Hubverstärkung λ1 bereitgestellt.The decrease in pressure in the first hydraulic chamber 25th will cause the lifter 23 towards the piston head 210 is moved, causing the nozzle needle 13 by the engagement of the first cylinder 230 of the lifter 23 with the needle ring 132 is lifted up in the valve opening direction. The conical head 131 the nozzle needle 13 therefore leaves the body seat 102 , making the nozzle outlets 101 opened to spray or inject the fuel into the cylinders of the machine. Because the lifter 23 and the nozzle needle 13 are raised together, the stroke gain of the nozzle needle 13 provided by the first lift gain λ1.
Die nach oben gerichtete Bewegung des Hebers 23 zum Beginn des Öffnens der Düsenaustritte 101 (d.h. einer frühen Phase des Ausdehnens des Piezo-Aktuators 14) führt zu einem Volumenanstieg der zweiten Hydraulikkammer 27, so dass der Druck in der zweiten Hydraulikkammer 27 abnimmt. Die Druckabnahme in der zweiten Hydraulikkammer 27 stellt den Widerstand gegen die nach oben gerichtete Bewegung des Hebers 23, welche aus der Druckabnahme in der ersten Hydraulikkammer 25 entsteht, her.The upward movement of the jack 23 at the beginning of the opening of the nozzle outlets 101 (ie an early stage in expanding the piezo actuator 14th ) leads to an increase in the volume of the second hydraulic chamber 27 so that the pressure in the second hydraulic chamber 27 decreases. The decrease in pressure in the second hydraulic chamber 27 represents the resistance to the upward movement of the lifter 23 , which results from the decrease in pressure in the first hydraulic chamber 25th arises, here.
Wenn die Düsennadel 13 zum Beginnen des Sprühens bzw. (Ein-)Spritzens des Kraftstoffs angehoben ist, wird der hohe Kraftstoffdruck, welcher das Anheben der Düsennadel 13 unterstützt, auf den Kopf 131 der Düsennadel 13 angewandt. Dies beseitigt die Notwendigkeit für den Druck, welcher zum Anheben des Kopfes 131 der Düsennadel 13 von dem Körpersitz 102 des Düsenkörpers 10 weg benötigt wird.When the nozzle needle 13 is raised to start the spraying or (injection) injection of the fuel, the high fuel pressure, which the lifting of the nozzle needle 13 supported, upside down 131 the nozzle needle 13 applied. This eliminates the need for pressure to lift the head 131 the nozzle needle 13 from the body seat 102 of the nozzle body 10 away is needed.
Besonders unmittelbar nachdem die Düsennadel 13 den Körpersitz 102 des Düsenkörpers 10 verlässt, in anderen Worten gesagt, zu einer späten Phase des Ausdehnens des Piezo-Aktuators 14, trifft der Heber 23 auf den Widerstand gegen die nach oben gerichtete Bewegung, während der Druck des Kraftstoffs das Heben der Düsennadel 13 nach oben unterstützt, wodurch verursacht wird, dass die Düsennadel 13 von dem Heber 23 wegbewegt wird, bis sie die vollständig geöffnete Stellung erreicht. Der Heber 23 wird nahezu von einer Bewegung abgehalten, so dass die Hubverstärkung der Düsennadel 13 durch die zweite Hubverstärkung λ2 gegeben ist.Especially immediately after the nozzle needle 13 the body seat 102 of the nozzle body 10 leaves, in other words, at a late stage in the expansion of the piezo actuator 14th , hits the lifter 23 on the resistance to the upward movement, while the pressure of the fuel lifts the nozzle needle 13 supports upwards, thereby causing the nozzle needle 13 from the jack 23 is moved away until it reaches the fully open position. The lifter 23 is almost kept from moving, so that the stroke amplification of the nozzle needle 13 is given by the second stroke gain λ2.
Danach zieht sich der Piezo-Aktuator 14, wenn er entladen wird, zusammen, so dass der Schubbock 20 und der Zylinder 22 durch die erste Feder 24 zurück in Richtung des Piezo-Aktuators 14 gebracht werden, wodurch das Volumen der ersten Hydraulikkammer 25 verringert wird. Dies führt zu einem Druckanstieg in der ersten Hydraulikkammer 25, wodurch die Düsennadel 13 in die Ventil-Schließrichtung bewegt wird. Die Düsennadel 13 wird dann am Kopf 131 auf den Körpersitz 102 zum Verschließen der Düsenaustritte 101 gesetzt. Dies beendet das Sprühen bzw. (Ein-)Spritzen des Kraftstoffs aus der Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Die Bewegung des Hebers vom Kolben 21 weg führt zu einer Verringerung im Volumen der zweiten Hydraulikkammer 27, so dass der Druck darin ansteigt.Then the piezo actuator pulls itself out 14th when it is unloaded, put together so that the pushing block 20th and the cylinder 22nd by the first spring 24 back towards the piezo actuator 14th be brought, thereby increasing the volume of the first hydraulic chamber 25th is decreased. This leads to an increase in pressure in the first hydraulic chamber 25th , causing the nozzle needle 13 is moved in the valve closing direction. The jet needle 13 is then on the head 131 on the body seat 102 to close the nozzle outlets 101 set. This ends the spraying or (injection) injection of the fuel from the fuel injection device. The movement of the jack from the piston 21st away leads to a reduction in the volume of the second hydraulic chamber 27 so that the pressure inside increases.
Als nächstes wird eine Beziehung zwischen dem Druck (d.h. Kraft), welche(r) auf die Düsennadel 13 in die Ventil-Öffnungsrichtung wirkt und dem Hubbetrag oder Hub der Düsennadel 13, wenn der Piezo-Aktuator geladen ist, beschrieben, in Fällen, in denen die Hubverstärkung der Düsennadel 13 zwischen der ersten und der zweiten Hubverstärkung λ1 und λ2 umgeschaltet wird, und bei und nach dem Beginn der Öffnung der Düsenaustritte 101 unverändert gehalten wird.Next is a relationship between the pressure (ie force) exerted on the nozzle needle 13 acts in the valve opening direction and the stroke amount or stroke of the nozzle needle 13 when the piezo actuator is loaded, described in cases where the stroke gain of the nozzle needle 13 is switched between the first and the second stroke amplification λ1 and λ2, and at and after the start of the opening of the nozzle outlets 101 is kept unchanged.
Eine große Menge an Druck wird, wie durch „a“ in 4 angezeigt wird, benötigt, um die Düsennadel 13 am Beginn des Öffnens der Kraftstoffeinspritzvorrichtung (d.h. der Düsenaustritte 101) anzuheben, da der konische Kopf 131 der Düsennadel 13 auf dem Körpersitz 102 sitzt, so dass der hydraulische Druck des Kraftstoffes nicht auf den konischen Kopf 131 angewandt wird, während nach dem Beginn des Öffnens der Düsenaustritte 101, in anderen Worten gesagt, wenn die Düsennadel 13 den Körpersitz 102 verlassen hat, die große Menge an Druck nicht benötigt wird, wodurch es möglich ist, einen großen Hubbetrag der Düsennadel 13, wie durch „b“ angezeigt ist, zu erzeugen.A large amount of pressure is applied, as indicated by “a” in 4th appears required to the nozzle needle 13 at the beginning of the fuel injector opening (ie, the nozzle outlets 101 ) as the conical head 131 the nozzle needle 13 on the body seat 102 sits so that the hydraulic pressure of the fuel does not affect the conical head 131 is applied while after the start of opening the nozzle outlets 101 , in other words, when the nozzle needle 13 the body seat 102 has left, the large amount of pressure is not required, making it possible to lift a large amount of the nozzle needle 13 as indicated by "b".
Wenn der Piezo-Aktuator 14 der Kraftstoffeinspritzvorrichtung dieser Ausführungsform beim Beginn des Öffnens der Düsenaustritte 101 auf ein bestimmtes Niveau geladen wird, wird die erste Hubverstärkung λ1 zum Herstellen einer großen Menge an Druck zum Anheben der Düsennadel 13 bereitgestellt, wie durch eine Linie c angezeigt ist. Wenn die Düsennadel 13 nach dem Beginn des Öffnens der Düsenaustritte 101 angehoben ist, wird die zweite Hubverstärkung λ2 zum Herstellen eines großen Hubbetrags der Düsennadel 13 bereitgestellt, wie durch eine Linie d angezeigt ist. Die Charakteristik der Kraftstoffeinspritzvorrichtung, d.h. die Beziehung zwischen dem Druck, welcher auf die Düsennadel 13 wirkt und dem Hubbetrag der Düsennadel 13, wie durch die Linien c und d, welche durch die Punkte a und b verlaufen, angezeigt, kann demnach durch eine Änderung der Werte der ersten und der zweiten Hubverstärkung λ1 und λ2 geändert werden.When the piezo actuator 14th of the fuel injector of this embodiment at the start of opening the nozzle outlets 101 is charged to a certain level, the first lift gain becomes λ1 for making a large amount of pressure to lift the nozzle needle 13 provided as indicated by line c. When the nozzle needle 13 after the nozzle outlets begin to open 101 is raised, the second lift gain becomes λ2 for making a large lift amount of the nozzle needle 13 provided as indicated by line d. The characteristic of the fuel injector, ie the relationship between the pressure exerted on the nozzle needle 13 acts and the amount of lift of the nozzle needle 13 As indicated by lines c and d passing through points a and b, therefore, λ1 and λ2 can be changed by changing the values of the first and second stroke gains.
In dem Fall, in dem die Hubverstärkung der Düsennadel 13 bei und nach dem Beginn des Öffnens der Düsenaustritte 101 unverändert gehalten wird, wird ein Laden des Piezo-Aktuators 14 auf dasselbe Niveau wie in dieser Ausführungsform, wie durch eine gestrichelte Linie e in 4 angezeigt, sowohl beim Herstellen eines Drucks, der groß genug ist, um eine Bewegung der Düsennadel 13 zu beginnen, als auch beim Herstellen eines Hubbetrags der Düsennadel 13, welcher nach dem Beginn des Öffnens der Düsenaustritte 101 benötigt wird, keinen Erfolg haben. Die Aufstellung der Beziehung zwischen dem Druck, welcher auf die Düsennadel 13 wirkt, und dem Hubbetrag der Düsennadel 13, wie durch eine gestrichelte Linie f, welche durch die Punkte a und b verläuft, angezeigt, macht es notwendig, dass der Piezo-Aktuator 14 auf einen Grad geladen wird, der größer bzw. höher ist als derjenige in dieser Ausführungsform.In the case where the stroke gain of the nozzle needle 13 at and after the beginning of the opening of the nozzle outlets 101 is kept unchanged, charging of the piezo actuator 14th to the same level as in this embodiment, as indicated by a broken line e in 4th displayed, both when creating a pressure that is large enough to cause movement of the nozzle needle 13 as well as making a lift amount of the nozzle needle 13 , which after the beginning of the opening of the nozzle outlets 101 is needed, will not succeed. Establishing the relationship between the pressure exerted on the nozzle needle 13 acts, and the amount of lift of the nozzle needle 13 , as indicated by a dashed line f, which runs through points a and b, makes it necessary that the piezo actuator 14th is charged to a degree greater than that in this embodiment.
Man kann demnach erkennen, dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung dieser Ausführungsform, welche zum Umschalten der Hubverstärkung der Düsennadel 13 zwischen der ersten Hubverstärkung λ1, wenn die Düsennadel 13 zum Öffnen der Düsenaustritte 101 angehoben wird, und der zweiten Hubverstärkung λ2, wenn es benötigt wird, das Anheben der Düsennadel 13 fortzusetzen, nachdem die Düsenaustritte 101 geöffnet worden sind, ausgebildet ist, einen geringeren Energiebedarf zum Laden des Piezo-Aktuators 14 hat, als die Kraftstoffeinspritzvorrichtung, welche ausgebildet ist, die Hubverstärkung der Düsennadel 13 konstant zu halten.It can therefore be seen that the fuel injection device of this embodiment, which is used to switch the stroke gain of the nozzle needle 13 between the first lift gain λ1 when the nozzle needle 13 to open the nozzle outlets 101 is raised, and the second lift gain λ2, if it is required, the raising of the nozzle needle 13 continue after the nozzle exits 101 have been opened, is designed, a lower energy requirement for charging the piezo actuator 14th has, as the fuel injection device which is formed, the lift gain of the nozzle needle 13 keep constant.
Wie bereits beschrieben, ist die Kraftstoffeinspritzvorrichtung dieser Ausführungsform ausgebildet, um eine zweite Hubverstärkung λ2 größer als die erste Hubverstärkung λ1 zu haben, was eine große Menge an Kraft oder Druck, der auf die Düsennadel 13 beim Beginn des Öffnens der Düsenaustritte 101 angewandt wird, herstellt und die Hublänge der Düsennadel 13 sicherstellt, welche groß genug ist, um die gewünschte Menge von Kraftstoff zu sprühen oder (einzu-)spritzen. Dies führt zu einer Verringerung der Energiemenge, welche zum Laden des Piezo-Aktuators 14 benötigt wird, oder zu einer Verbesserung der Energieeffizienz im Vergleich dazu, wenn die Hubverstärkung der Düsennadel 13 beim und nach dem Beginn des Öffnens der Düsenaustritte 101 konstant gehalten wird.As already described, the fuel injection device of this embodiment is designed to have a second lift gain λ2 greater than the first lift gain λ1, which results in a large amount of force or pressure exerted on the nozzle needle 13 at the beginning of the opening of the nozzle outlets 101 is applied, produces and the stroke length of the nozzle needle 13 ensures which is large enough to spray or (inject) the desired amount of fuel. This leads to a reduction in the amount of energy required to charge the piezo actuator 14th is needed, or to improve energy efficiency compared to when the stroke gain of the nozzle needle 13 during and after the beginning of the opening of the nozzle outlets 101 is kept constant.
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung der direkt-wirkenden Bauart, in welcher sich der Piezo-Aktuator 14 zum Öffnen oder Verschließen der Düsenaustritte 101 durch die Düsennadel 1 zusammenzieht oder ausdehnt, ist dazu ausgebildet, die hydraulische Hubverstärkung der Düsennadel 13 zwischen dem Zeitpunkt, wenn die Düsenaustritte 101 geöffnet werden, und nach dem Beginn des Öffnens der Düsenaustritte 101 zu ändern, wodurch die Verbesserung der Energieeffizienz sichergestellt und die Zuverlässigkeit im Betrieb des Piezo-Aktuators 14 verbessert wird.The direct-acting type of fuel injector in which the piezo actuator 14th to open or close the nozzle outlets 101 through the nozzle needle 1 contracts or expands, is designed to increase the hydraulic stroke of the nozzle needle 13 between the time when the nozzle exits 101 opened, and after the nozzle outlets begin to open 101 to change, thereby ensuring the improvement in energy efficiency and reliability in the operation of the piezo actuator 14th is improved.
5 stellt eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung dar, welche sich von der ersten Ausführungsform in der Verwendung einer Feder als der Widerstand für die Bewegung des Hebers 23 unterscheidet. Andere Anordnungen sind identisch und eine detaillierte Erklärung davon wird an dieser Stelle ausgelassen. 5 Figure 10 illustrates a fuel injector according to the second embodiment of the invention which differs from the first embodiment in the use of a spring as the resistance to the movement of the lifter 23 differs. Other arrangements are the same, and a detailed explanation thereof is omitted here.
Der Heber 23 hat einen Flansch oder Ring 233, welcher an einem Ende desselben näher zu dem Piezo-Aktuator 14 ausgebildet ist. Der Flansch oder Ring 233 erstreckt sich vom Hauptkörper des Hebers 23 radial nach außen. Ein Federsitz 234, welcher aus einer Scheibe gefertigt ist, ist an einem näher zu der Düsennadel 13 befindlichen Ende des Hebers 23 fixiert bzw. angeordnet. Eine vierte Schraubenfeder 30 ist zwischen dem Federsitz 234 und dem Ende des Zylinders 22 angeordnet, um den Widerstand gegen die Bewegung des Hebers 23 herzustellen.The lifter 23 has a flange or ring 233 which at one end of the same closer to the piezo actuator 14th is trained. The flange or ring 233 extends from the main body of the lifter 23 radially outwards. A spring seat 234 which is made from a disc is at one closer to the nozzle needle 13 located end of the lifter 23 fixed or arranged. A fourth coil spring 30th is between the spring seat 234 and the end of the cylinder 22nd arranged to resist the movement of the lifter 23 to manufacture.
Die vierte Feder 30 arbeitet besonders, um den Heber 23 zu drücken oder zu drängen, um so den Widerstand gegen ein Heben des Hebers 23, welches aus einem Druckabfall in der ersten Hydraulikkammer 25 entsteht, zu bilden. Dies platziert den Flansch oder Ring 233 in Anlage mit einer inneren Schulter, welche an der inneren Wand des Zylinders 22 zwischen dem ersten Führungsloch 220 und dem zweiten Führungsloch 221, wenn die Düsenaustritte 101 verschlossen sind, gebildet ist. Die Verwendung der vierten Feder 30 beseitigt die Notwendigkeit für den Düsenkörperzylinder 104, die zweite Hydraulikkammer 27 und die dritte Feder 28, welche in dem Aufbau der ersten Ausführungsform angebracht sind.The fourth spring 30th especially works to the lifter 23 to push or to urge so as to resist the lifting of the jack 23 resulting from a pressure drop in the first hydraulic chamber 25th arises to form. This places the flange or ring 233 in abutment with an inner shoulder which is on the inner wall of the cylinder 22nd between the first pilot hole 220 and the second guide hole 221 when the nozzle outlets 101 are closed, is formed. The use of the fourth spring 30th eliminates the need for the nozzle body cylinder 104 , the second hydraulic chamber 27 and the third feather 28 mounted in the structure of the first embodiment.
Die Düsennadel 13 ist aus zwei Teilen aufgebaut: einem ersten Zylinder 13a und einem zweiten Zylinder 13b, welche miteinander in einer Längsrichtung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung ausgerichtet sind. Der erste Zylinder 13a hat an einem rückwärtigen Ende desselben entfernt von den Düsenaustritten 101 einen zweiten Kolben 133 ausgebildet, welcher verschiebbar in dem Führungsloch 232 des Hebers 23 angeordnet ist. The jet needle 13 is made up of two parts: a first cylinder 13a and a second cylinder 13b which are aligned with each other in a longitudinal direction of the fuel injection device. The first cylinder 13a has at a rear end thereof remote from the nozzle outlets 101 a second piston 133 formed which is slidable in the guide hole 232 of the lifter 23 is arranged.
Der zweite Zylinder 13b der Düsennadel 13 ist mit dem Nadelring 132 und dem dritten Kolbenteilabschnitt 134 ausgestattet. Der Nadelring 132 ist mit dem Heber 23 in Eingriff bringbar. Der dritte Kolbenteilbereich 134 ist innerhalb des Hebers 23 verschiebbar angeordnet. Der erste Zylinder 13a, der zweite Zylinder 13b und der Heber 23 definieren oder begrenzen die dritte Hydraulikkammer 35, welche hermetisch geschlossen ist.The second cylinder 13b the nozzle needle 13 is with the needle ring 132 and the third piston section 134 fitted. The needle ring 132 is with the jack 23 can be brought into engagement. The third piston section 134 is inside the lifter 23 arranged displaceably. The first cylinder 13a , the second cylinder 13b and the lifter 23 define or limit the third hydraulic chamber 35 which is hermetically sealed.
Ein Federsitz 31, welcher aus einer Scheibe gemacht bzw. gefertigt ist, ist an dem Nadelkolben 130 angebracht und unter Verwendung eines Sicherungsringes fest durch den Nadelzylinder 130 gehalten bzw. fixiert. Eine fünfte Feder 32 ist zwischen dem Federsitz 31 und dem Ende des Zylinders 22 angeordnet, um den Zylinder 22 in Richtung des Piezo-Aktuators 14 zu drücken oder zu drängen. Die zweite Feder 26, wie sie in der ersten Ausführungsform verwendet wird, wird ausgelassen. An Stelle dessen ist eine sechste Feder 34, welche aus einer Tellerfeder besteht, in der ersten Hydraulikkammer 25 angeordnet, um den zweiten Zylinder 13b in die Ventil-Schließrichtung (d.h. nach unten, wie aus 5 ersichtlich) zu drücken oder zu drängen.A spring seat 31 which is made of a disk is on the needle piston 130 attached and firmly through the needle cylinder using a locking ring 130 held or fixed. A fifth feather 32 is between the spring seat 31 and the end of the cylinder 22nd arranged to the cylinder 22nd in the direction of the piezo actuator 14th to push or push. The second spring 26th as used in the first embodiment is omitted. In its place is a sixth feather 34 , which consists of a disc spring, in the first hydraulic chamber 25th arranged to the second cylinder 13b in the valve-closing direction (ie downwards, as out 5 visible) to push or push.
Der Betrieb der Kraftstoffeinspritzvorrichtung der zweiten Ausführungsform wird unterhalb beschrieben. Der Piezo-Aktuator 14 wird sich, wenn er geladen wird, ausdehnen, um den Zylinder 22 durch den Schubbock 20 zu bewegen. Die Bewegung des Zylinders 22 führt zu einem Anstieg des Volumens der ersten Hydraulikkammer 25, so dass der Druck darin abnimmt.The operation of the fuel injection device of the second embodiment will be described below. The piezo actuator 14th will expand around the cylinder when loaded 22nd through the pusher 20th to move. The movement of the cylinder 22nd leads to an increase in the volume of the first hydraulic chamber 25th so that the pressure in it decreases.
Die Druckabnahme in der ersten Hydraulikkammer 25 wird verursachen, dass der Heber 23 in Richtung des Kolbenkopfs 210 bewegt wird, wodurch der zweite Zylinder 13b der Düsennadel 13 nach oben zum Kolbenkopf 210 gehoben wird. Dies führt zu einer Druckabnahme in der dritten Hydraulikkammer 35, was verursacht, dass der erste Zylinder 13a der Düsennadel 13 in die Ventil-Öffnungsrichtung bewegt wird, so dass der Kopf 131 der Düsennadel 13 den Körpersitz 102 zum Öffnen der Düsenaustritte 101 verlässt, wobei der Kraftstoff in die Zylinder der Maschine gesprüht bzw. (ein-)gespritzt wird. Da sich der Heber 23 einher mit der Düsennadel 13 bewegt, wird die Düsennadel 13 wie in der ersten Ausführungsform mit der ersten Hubverstärkung λ1 angehoben. The decrease in pressure in the first hydraulic chamber 25th will cause the lifter 23 towards the piston head 210 is moved, causing the second cylinder 13b the nozzle needle 13 up to the piston head 210 is lifted. This leads to a decrease in pressure in the third hydraulic chamber 35 what caused the first cylinder 13a the nozzle needle 13 is moved in the valve opening direction so that the head 131 the nozzle needle 13 the body seat 102 to open the nozzle outlets 101 leaves, whereby the fuel is sprayed or (injected) into the cylinders of the engine. As the lifter 23 along with the nozzle needle 13 moves the nozzle needle 13 as in the first embodiment with the first lift gain λ1 raised.
Die nach oben gerichtete Bewegung des Hebers 23, wenn die Düsenaustritte 101 geöffnet werden, wird verursachen, dass die vierte Feder 30 zusammengedrückt bzw. komprimiert wird, was zu einem Druckanstieg führt, wie er durch die vierte Feder 30 hergestellt wird. Dies erzeugt den Widerstand gegen die Bewegung des Hebers 23, welche aus der Druckabnahme in der ersten Hydraulikkammer 25 resultiert.The upward movement of the jack 23 when the nozzle outlets 101 being opened will cause the fourth spring 30th is compressed or compressed, which leads to an increase in pressure, as is caused by the fourth spring 30th will be produced. This creates the resistance to the movement of the lifter 23 , which results from the decrease in pressure in the first hydraulic chamber 25th results.
Wenn die Düsennadel 13 zum Beginnen des Sprühens oder (Ein-)Spritzens von Kraftstoff angehoben ist, wird der hohe Druck des Kraftstoffs auf den Kopf 131 der Düsennadel 13 angewandt, welcher das Heben der Düsennadel 13 nach oben unterstützt. Dies beseitigt die Notwendigkeit für den Druck, welcher zum Heben des Kopfes 131 der Düsennadel 13 weg von dem Körpersitz 102 des Düsenkörpers 10 benötigt wird.When the nozzle needle 13 to start spraying or (injection) fuel is raised, the high pressure of the fuel is on the head 131 the nozzle needle 13 applied which is the lifting of the nozzle needle 13 supported upwards. This eliminates the need for the pressure used to lift the head 131 the nozzle needle 13 away from the body seat 102 of the nozzle body 10 is needed.
Besonders unmittelbar nachdem die Düsennadel 13 den Körpersitz 102 des Düsenkörpers zum Öffnen der Düsenaustritte 101 verlässt, trifft der Heber 23 auf den Widerstand gegen die nach oben gerichtete Bewegung, während der Druck des Kraftstoffs ein Heben der Düsennadel 13 nach oben unterstützt, wodurch verursacht wird, dass der zweite Zylinder 13b der Düsennadel 13 durch eine Druckabnahme in der ersten Hydraulikkammer 25 von dem Heber 23 in Richtung des Kolbenkopfes 210 wegbewegt wird. Die Bewegung des zweiten Zylinders 13b der Düsennadel 13 führt zu einer Druckabnahme in der dritten Hydraulikkammer 35, so dass der erste Zylinder 13a der Düsennadel 13 in die vollständig geöffnete Stellung angehoben wird. Der Heber 23 wird von einer Bewegung nahezu zurückgehalten, so dass die Hubverstärkung der Düsennadel 13 durch die zweite Hubverstärkung λ2 gegeben ist.Especially immediately after the nozzle needle 13 the body seat 102 of the nozzle body to open the nozzle outlets 101 leaves, the lifter hits 23 on the resistance to the upward movement, while the pressure of the fuel causes a lifting of the nozzle needle 13 supports upwards, thereby causing the second cylinder 13b the nozzle needle 13 by a pressure decrease in the first hydraulic chamber 25th from the jack 23 towards the piston head 210 is moved away. The movement of the second cylinder 13b the nozzle needle 13 leads to a pressure decrease in the third hydraulic chamber 35 so that the first cylinder 13a the nozzle needle 13 is raised to the fully open position. The lifter 23 is almost held back by a movement, so that the stroke amplification of the nozzle needle 13 is given by the second stroke gain λ2.
Wie bereits beschrieben, ist die Kraftstoffeinspritzvorrichtung der zweiten Ausführungsform, wie in der ersten Ausführungsform ausgebildet, um die zweite Hubverstärkung λ2 größer als die erste Hubverstärkung λ1 zu haben, was zum Beginn des Öffnens der Düsenaustritte 101 eine große Menge an Kraft oder Druck erzeugt, welcher die Düsennadel 13 ausgesetzt ist, und stellt die Hublänge der Düsennadel 13 sicher, welche groß genug ist, um eine erwünschte Menge von Kraftstoff nach dem Beginn des Öffnens der Düsenaustritte 101 zu sprühen oder (einzu-)spritzen. Dies führt zu einer Abnahme der Energiemenge, die zum Laden des Piezo-Aktuators 14 benötigt wird oder zu einer Verbesserung der Energieeffizienz im Vergleich zu dem Fall, in dem die Hubverstärkung der Düsennadel 13 beim und nach dem Beginn des Öffnens der Düsenaustritte 101 konstant gehalten wird.As already described, the fuel injection device of the second embodiment is designed, as in the first embodiment, to have the second lift gain λ2 greater than the first lift gain λ1, which is at the start of opening of the nozzle outlets 101 creates a large amount of force or pressure, which the nozzle needle 13 exposed and sets the stroke length of the nozzle needle 13 sure which is large enough to hold a desired amount of fuel after starting the opening of the nozzle outlets 101 to be sprayed or injected. This leads to a decrease in the amount of energy required to charge the piezo actuator 14th is needed or to improve energy efficiency compared to the case in which the stroke gain of the nozzle needle 13 during and after the beginning of the opening of the nozzle outlets 101 is kept constant.
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung der direkt-wirkenden Bauart, in welcher sich der Piezo-Aktuator 14 zum Öffnen oder Verschließen der Düsenaustritte 101 durch die Düsennadel 13 zusammenzieht oder ausdehnt, ist dazu ausgebildet, um die hydraulische Hubverstärkung der Düsennadel 13 zu ändern zwischen dem Öffnen der Düsenaustritte 101 und nach dem Öffnen der Düsenaustritte 101, wodurch die Verbesserung der Energieeffizienz und die Verbesserung der Zuverlässigkeit beim Betrieb des Piezo-Aktuators 14 sichergestellt wird.The direct-acting type of fuel injector in which the piezo actuator 14th to open or close the nozzle outlets 101 through the nozzle needle 13 contracts or expands, is designed to increase the hydraulic stroke of the nozzle needle 13 to change between opening the nozzle outlets 101 and after opening the nozzle outlets 101 , thereby improving energy efficiency and improving reliability in the operation of the piezo actuator 14th is ensured.
Während die vorliegende Erfindung in Hinsicht auf die bevorzugten Ausführungsformen offenbart wurde, um ein besseres Verständnis hiervon zu erleichtern, sollte es anerkannt werden, dass die Erfindung auf verschiedene Weise ausgeführt werden kann, ohne vom Prinzip der Erfindung abzuweichen. Demnach sollte es verstanden werden, dass die Erfindung alle möglichen Ausführungsformen und Modifikationen der gezeigten Ausführungsformen, welche ohne ein Verlassen des Prinzips der Erfindung ausgeführt werden können, wie es in den beigefügten Ansprüchen dargelegt ist, einschließt.While the present invention has been disclosed in terms of the preferred embodiments in order to facilitate a better understanding thereof, it should be recognized that the invention can be embodied in various ways without departing from the principle of the invention. Accordingly, it should be understood that the invention includes all possible embodiments and modifications of the shown embodiments which can be practiced without departing from the principle of the invention as set out in the appended claims.
