DE102015111517A1

DE102015111517A1 - fuel injector

Info

Publication number: DE102015111517A1
Application number: DE102015111517.4A
Authority: DE
Inventors: Fumiaki Arikawa; Motoya KANBARA; Daiji Ueda
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-08-27
Filing date: 2015-07-16
Publication date: 2016-03-03
Also published as: JP2016048039A

Abstract

Ein Kraftstoffinjektor beinhaltet einen piezoelektrischen Aktor (25), einen ersten Kolben (30), einen zweiten Kolben (40), ein Korpuselement (16), eine erste öldichte Kammer (45), eine zweite öldichte Kammer (50) und eine Düse (10). Der erste Kolben wird gemäß einer Expansion oder Kontraktion des piezoelektrischen Aktors hin- und herbewegt. Der zweite Kolben definiert ein Kolbenzylinderloch (4011), in das der erste Kolben gleitfähig eingefügt ist. Das Korpuselement definiert ein Körperzylinderloch (161), in das der zweite Kolben gleitfähig eingefügt ist. Die erste öldichte Kammer, die durch den ersten Kolben und den zweiten Kolben ausgebildet wird, ist mit einem Kraftstoff befüllt. Die zweite öldichte Kammer, die durch den zweiten Kolben und das Korpuselement ausgebildet wird, ist mit dem Kraftstoff befüllt und kommuniziert mit der ersten öldichten Kammer. Die Düse beinhaltet eine Düsennadel (102), die sich hin- und herbewegt, indem sie dem zweiten Kolben folgt, und einen Düsenkörper (101) mit einer Körpersitzoberfläche (1013) und einem Einspritzkanal (1012). Die Düsennadel gelangt in Kontakt mit der Körpersitzoberfläche, so dass der Einspritzkanal geschlossen ist, oder ist von der Körpersitzoberfläche getrennt, so dass der Einspritzkanal geöffnet ist.A fuel injector includes a piezoelectric actuator (25), a first piston (30), a second piston (40), a body member (16), a first oil-tight chamber (45), a second oil-tight chamber (50) and a nozzle (10 ). The first piston is reciprocated in accordance with expansion or contraction of the piezoelectric actuator. The second piston defines a piston cylinder hole (4011) into which the first piston is slidably inserted. The body member defines a body cylinder hole (161) into which the second piston is slidably inserted. The first oil-tight chamber formed by the first piston and the second piston is filled with a fuel. The second oil-tight chamber formed by the second piston and the body member is filled with the fuel and communicates with the first oil-tight chamber. The nozzle includes a nozzle needle (102) that reciprocates following the second piston and a nozzle body (101) having a body seating surface (1013) and an injection channel (1012). The nozzle needle comes into contact with the body seat surface, so that the injection port is closed, or is separated from the body seat surface, so that the injection port is opened.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor für eine Brennkraftmaschine.The present invention relates to a fuel injector for an internal combustion engine.

Herkömmlicherweise offenbart die DE 10 2009 002 554 A1 einen Kraftstoffinjektor für eine Brennkraftmaschine. Wie in 7 gezeigt ist, ist in dem Kraftstoffinjektor ein piezoelektrischer Aktor J1 in einem Niederdruckbereich angeordnet, ist eine Stange J3 gleitfähig in ein Führungsloch J21 eines Korpuselements J2 eingefügt, und ein Kolben J4 ist gleitfähig in ein Zylinderloch J22 des Korpuselements J2 eingefügt.Conventionally, the DE 10 2009 002 554 A1 a fuel injector for an internal combustion engine. As in 7 1, a rod J3 is slidably inserted in a guide hole J21 of a body member J2, and a piston J4 is slidably inserted in a cylinder hole J22 of the body member J2, in the fuel injector, a piezoelectric actuator J1 is disposed in a low-pressure region.

Das Korpuselement J2 und der Kolben J4 definieren eine erste öldichte Kammer J5, und der Kolben J4 und ein Kolbenbereich J61 einer Düsennadel J6 definieren eine zweite öldichte Kammer J7. Ein Druck in der ersten öldichten Kammer J5 und ein Druck in der zweiten öldichten Kammer J7 entsprechen im Wesentlichen einem Druck eines Hochdruckkraftstoffs, der dem Kraftstoffinjektor von einer Common-Rail zugeführt wird. In diesem Fall wird der Druck des Hochdruckkraftstoffs als ein Common-Rail-Druck bezeichnet.The body member J2 and the piston J4 define a first oil-tight chamber J5, and the piston J4 and a piston portion J61 of a nozzle needle J6 define a second oil-tight chamber J7. A pressure in the first oil-tight chamber J5 and a pressure in the second oil-tight chamber J7 substantially correspond to a pressure of high-pressure fuel supplied from a common rail to the fuel injector. In this case, the pressure of the high pressure fuel is referred to as a common rail pressure.

Die Düsennadel J6 wird in einer Ventilschließrichtung durch eine Nadelfeder J8 vorgespannt. Der Kolben J4 wird durch die Nadelfeder J8 gegen die Stange J3 gedrückt.The nozzle needle J6 is biased in a valve closing direction by a needle spring J8. The piston J4 is pressed against the rod J3 by the needle spring J8.

Die Stange J3 folgt einer Ausdehnung bzw. Expansion oder einem Zusammenziehen bzw. einer Kontraktion des Piezoelektrischen Aktors J1, und der Kolben J4 folgt der Stange J3, so dass er sich verschiebt. Daher wird eine von einer Kapazität der ersten öldichten Kammer J5 und von einer Kapazität der zweiten öldichten Kammer J7 erhöht, und die andere von der Kapazität der ersten öldichten Kammer J5 und von der Kapazität der zweiten öldichten Kammer J7 wird reduziert, und die Düsennadel J6 wird entsprechend den Abweichungen der Kapazitäten angetrieben.The rod J3 follows expansion or contraction of the piezoelectric actuator J1, and the piston J4 follows the rod J3 so as to shift. Therefore, one of a capacity of the first oil-tight chamber J5 and a capacity of the second oil-tight chamber J7 is increased, and the other of the capacity of the first oil-tight chamber J5 and the capacity of the second oil-tight chamber J7 is reduced, and the nozzle needle J6 becomes driven according to the deviations of the capacities.

In dem Kraftstoffinjektor wird jedoch der piezoelektrische Aktor J1 elektrisch entladen, so dass er sich zusammenzieht bzw. kontrahiert. Da in diesem Fall der Kolben J4 durch die Nadelfeder J8 nur gegen die Stange J3 gedrückt wird, besteht die Möglichkeit, dass der Kolben J4 der Kontraktion bzw. dem Zusammenziehen des Piezoelektrischen Aktors J1 nicht folgen kann.In the fuel injector, however, the piezoelectric actuator J1 is electrically discharged to contract or contract. In this case, since the plunger J4 is pressed by the needle spring J8 only against the rod J3, there is a possibility that the plunger J4 can not follow the contraction or contraction of the piezoelectric actuator J1.

Insbesondere wird die Stange J3 von dem Kolben J4 getrennt, und die erste öldichte Kammer J5 kommuniziert mit dem Niederdruckbereich durch ein Niederdruck-Kommunikationsloch J31 der Stange J3. Daher nehmen der Druck in der ersten öldichten Kammer J5 und der Druck in der zweiten öldichten Kammer J7 deutlich ab, und die Düsennadel J6 verschiebt sich weiter in der Ventilöffnungsrichtung. Somit wird der Ventilschließvorgang verzögert und eine Einspritzmenge erhöht.Specifically, the rod J3 is separated from the piston J4, and the first oil-tight chamber J5 communicates with the low-pressure region through a low-pressure communication hole J31 of the rod J3. Therefore, the pressure in the first oil-tight chamber J5 and the pressure in the second oil-tight chamber J7 decrease significantly, and the nozzle needle J6 further shifts in the valve opening direction. Thus, the valve closing operation is delayed and an injection amount is increased.

Ein Kraftstoff in der öldichten Kammer J5 tritt durch einen Spalt zwischen einer Wandoberfläche des Führungslochs J21 und der Stange J3 in den Niederdruckbereich aus. Da der Druck in der ersten öldichten Kammer J5 im Wesentlichen gleich dem Common-Rail-Druck ist und eine Differenz zwischen dem Druck in der öldichten Kammer J5 und einem Druck in dem Niederdruckbereich zunimmt, nimmt auch eine Menge des aus dem Spalt ausgetretenen Kraftstoffs zu. Da der Druck in der ersten öldichten Kammer J5 weiter zunimmt, wenn der Kraftstoffinjektor geöffnet wird, steigt die Menge des Kraftstoffs weiter an.A fuel in the oil-tight chamber J5 exits through a gap between a wall surface of the guide hole J21 and the rod J3 in the low-pressure region. Since the pressure in the first oil-tight chamber J5 is substantially equal to the common-rail pressure, and a difference between the pressure in the oil-tight chamber J5 and a pressure in the low-pressure region increases, an amount of leaked fuel also increases. Since the pressure in the first oil-tight chamber J5 further increases when the fuel injector is opened, the amount of the fuel continues to increase.

Die vorliegende Offenbarung ist im Hinblick auf den vorstehend erläuterten Umstand erstellt worden, und es ist eine der vorliegenden Offenbarung zugrundeliegende Aufgabe, einen Kraftstoffinjektor zu schaffen, der eine Verzögerung eines Ventilschließvorgangs verhindert, wenn eine Einspritzung beendet ist, und einen Kraftstoffaustritt aus einer öldichten Kammer in einen Niederdruckbereich reduziert.The present disclosure has been made in view of the above-mentioned circumstance, and it is an object of the present disclosure to provide a fuel injector which prevents a delay of a valve closing operation when an injection is finished and a fuel discharge from an oil-tight chamber reduced a low pressure area.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung spritzt der Kraftstoffinjektor einen Hochdruckkraftstoff, der von einer Hochdruckkraftstoff-Zuführeinrichtung zugeführt wird, in eine Brennkammer einer Brennkraftmaschine ein. Der Kraftstoffinjektor beinhaltet einen piezoelektrischen Aktor, einen ersten Kolben, einen zweiten Kolben, ein Korpuselement, eine erste öldichte Kammer, eine zweite öldichte Kammer und eine Düse. Der piezoelektrische Aktor expandiert oder kontrahiert, wenn er sich elektrisch auflädt oder entlädt. Der erste Kolben wird entsprechend einer Expansion oder Kontraktion des piezoelektrischen Aktors hin- und herbewegt. Der zweite Kolben definiert ein Kolbenzylinderloch, in das der erste Kolben gleitfähig eingefügt wird. Das Korpuselement definiert ein Korpuszylinderloch, in das der zweite Kolben gleitfähig eingefügt wird. Die erste öldichte Kammer, die durch den ersten Kolben und den zweiten Kolben ausgebildet wird, ist mit einem Kraftstoff befüllt. Die erste öldichte Kammer weist eine Kapazität auf, die gemäß einer Verschiebung des ersten Kolbens entsprechend der Expansion des piezoelektrischen Aktors reduziert wird und gemäß der Verschiebung des ersten Kolbens entsprechend der Kontraktion des piezoelektrischen Aktors erhöht wird. Die zweite öldichte Kammer, die durch den zweiten Kolben und das Korpuselement ausgebildet wird, ist mit dem Kraftstoff befüllt und kommuniziert mit der ersten öldichten Kammer. Die Düse beinhaltet eine Düsennadel, die sich hin- und herbewegt, indem sie dem zweiten Kolben folgt, und einen Düsenkörper mit einer Körpersitzoberfläche und einem Einspritzkanal. Die Düsennadel ist in Kontakt mit der Körpersitzoberfläche, so dass sie den Einspritzkanal schließt, oder wird von der Körpersitzoberfläche getrennt, so dass sie den Einspritzkanal öffnet. Wenn der Kraftstoff in der ersten öldichten Kammer in die zweite öldichte Kammer bewegt wird, so dass der zweite Kolben entsprechen der Expansion des piezoelektrischen Aktors angetrieben wird, wird die Düsennadel in einer Ventilschließrichtung angetrieben. Wenn der Kraftstoff in der zweiten öldichten Kammer in die erste öldichte Kammer bewegt wird, so dass der zweite Kolben gemäß der Kontraktion des piezoelektrischen Aktors angetrieben wird, wird die Düsennadel in einer Ventilschließrichtung angetrieben.According to one aspect of the present disclosure, the fuel injector injects a high-pressure fuel supplied from a high-pressure fuel supply device into a combustion chamber of an internal combustion engine. The fuel injector includes a piezoelectric actuator, a first piston, a second piston, a body member, a first oil-tight chamber, a second oil-tight chamber, and a nozzle. The piezoelectric actuator expands or contracts as it charges or discharges electrically. The first piston is reciprocated in accordance with expansion or contraction of the piezoelectric actuator. The second piston defines a piston cylinder hole into which the first piston is slidably inserted. The body member defines a body cylinder hole into which the second piston is slidably inserted. The first oil-tight chamber formed by the first piston and the second piston is filled with a fuel. The first oil-tight chamber has a capacity that is reduced according to a displacement of the first piston in accordance with the expansion of the piezoelectric actuator and is increased in accordance with the displacement of the first piston in accordance with the contraction of the piezoelectric actuator. The second oil-tight chamber formed by the second piston and the body member is filled with the fuel and communicates with the first oil-tight chamber. The nozzle includes a nozzle needle that reciprocates by following the second piston and a nozzle body having a body seating surface and an injection channel. The nozzle needle is in contact with the body seat surface so as to close the injection port, or is separated from the body seat surface so as to open the injection port. When the fuel in the first oil-tight chamber is moved into the second oil-tight chamber so that the second piston is driven in accordance with the expansion of the piezoelectric actuator, the nozzle needle is driven in a valve closing direction. When the fuel in the second oil-tight chamber is moved into the first oil-tight chamber so that the second piston is driven in accordance with the contraction of the piezoelectric actuator, the nozzle needle is driven in a valve closing direction.

Somit sind ein Druck in der ersten öldichten Kammer und ein Druck in der zweiten öldichten Kammer im Wesentlichen gleich einem Druck in dem Niederdruckbereich. In diesem Fall ist der Druck in dem Niederdruckbereich gleich einem Atmosphärendruck. Wenn der Kraftstoffinjektor geöffnet wird, nehmen der Druck in der ersten öldichten Kammer und der Druck in der zweiten öldichten Kammer leicht zu und stellen niedrige Drücke dar, die niedriger als der Common-Rail-Druck sind. Daher kann der Kraftstoff, der aus der ersten öldichten Kammer und der zweiten öldichten Kammer in den Niederdruckbereich austritt, reduziert werden.Thus, a pressure in the first oil-tight chamber and a pressure in the second oil-tight chamber are substantially equal to a pressure in the low pressure region. In this case, the pressure in the low pressure region is equal to an atmospheric pressure. When the fuel injector is opened, the pressure in the first oil-tight chamber and the pressure in the second oil-tight chamber increase slightly and represent low pressures lower than the common rail pressure. Therefore, the fuel that leaks from the first oil-tight chamber and the second oil-tight chamber into the low-pressure region can be reduced.

Wenn in dem Kraftstoffinjektor gemäß dem herkömmlichen Beispiel die Einspritzung beendet ist, wird die Stange J3 von dem Kolben J4 getrennt, und ein Druck in der ersten öldichten Kammer J5 und ein Druck in der zweiten öldichten Kammer J7 nehmen deutlich zu. Dementsprechend entsteht eine Verzögerung eines Ventilschließvorgangs des Kraftstoffinjektors.In the fuel injector according to the conventional example, when the injection is finished, the rod J3 is separated from the piston J4, and a pressure in the first oil-tight chamber J5 and a pressure in the second oil-tight chamber J7 remarkably increase. Accordingly, there arises a delay of a valve closing operation of the fuel injector.

In dem Kraftstoffinjektor gemäß der vorliegenden Offenbarung kann die Verzögerung des Ventilschließvorgangs ab dem Zeitpunkt, wenn die Einspritzung beendet ist, verhindert werden, da auf ein Element, das der Stange J3 des Kraftstoffinjektors gemäß dem herkömmlichen Beispiel entspricht, verzichtet wird.In the fuel injector according to the present disclosure, the delay of the valve closing operation from the time when the injection is finished can be prevented, because an element corresponding to the rod J3 of the fuel injector according to the conventional example is dispensed with.

Die vorstehenden und weiteren Aspekte, Merkmale und Vorzüge der vorliegenden Offenbarung werden anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The foregoing and other aspects, features and advantages of the present disclosure will become more apparent from the following detailed description made with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 eine Querschnittansicht, die einen Kraftstoffinjektor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt; 1 FIG. 3 is a cross-sectional view showing a fuel injector according to a first embodiment of the present disclosure; FIG.

2 eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs II von 1; 2 an enlarged view of an area II of 1 ;

3 eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs III von 1; 3 an enlarged view of an area III of 1 ;

4 eine perspektivische Explosionsdarstellung, die einen Teil des Kraftstoffinjektors gemäß der ersten Ausführungsform zeigt; 4 an exploded perspective view showing a part of the fuel injector according to the first embodiment;

5 eine Querschnittansicht, die den Kraftstoffinjektor gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt; 5 FIG. 3 is a cross-sectional view showing the fuel injector according to a second embodiment of the present disclosure; FIG.

6 eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs VI von 5; und 6 an enlarged view of an area VI of 5 ; and

7 eine Querschnittansicht, die einen Kraftstoffinjektor gemäß einem herkömmlichen Beispiel zeigt. 7 a cross-sectional view showing a fuel injector according to a conventional example.

Ausfürungsformen der vorliegenden Offenbarung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In den Ausführungsformen kann einem Teil, das einem Gegenstand entspricht, der in einer vorangegangenen Ausführungsform beschrieben worden ist, das gleiche Bezugszeichen zugewiesen werden, und daher wird von einer wiederholten Erläuterung des Teils abgesehen. Wenn nur ein Teil einer Konfiguration in einer Ausführungsform beschrieben wird, kann eine andere vorangegangene Ausführungsform für die anderen Teile der Konfiguration gelten. Die Teile können kombiniert werden, selbst wenn nicht ausdrücklich darauf hingewiesen wird, dass die Teile kombiniert werden können. Die Ausführungsformen können teilweise kombiniert werden, selbst wenn in der Beschreibung nicht ausdrücklich darauf hingewiesen wird, dass die Ausführungsformen kombiniert werden können, vorausgesetzt, dass die Kombination keine Nachteile in sich birgt.Embodiments of the present disclosure will be explained below with reference to the drawings. In the embodiments, a part corresponding to an article described in a preceding embodiment may be given the same reference numerals, and therefore, a repeated explanation of the part will be omitted. When only a part of a configuration is described in one embodiment, another previous embodiment may apply to the other parts of the configuration. The parts may be combined, even if not expressly stated, that the parts may be combined. The embodiments may be partially combined, even though it is not expressly stated in the description that the embodiments may be combined, provided that the combination has no disadvantages.

Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Darüber hinaus sind im Wesentlichen identische Teile und Komponenten in den nachstehenden Ausführungsformen mit dem gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings. Moreover, substantially identical parts and components are identified by the same reference numerals in the following embodiments.

(Erste Ausführungsform)First Embodiment

Es wird eine erste Ausführungsform gemäß der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein Kraftstoffinjektor an einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine montiert und spritzt einen Hochdruckkraftstoff, der von einer Common-Rail zugeführt wird, in eine Brennkammer der Brennkraftmaschine ein. In diesem Fall ist die Brennkraftmaschine ein Dieselmotor, und die Common-Rail ist eine Hochdruckkraftstoff-Zuführeinrichtung.A first embodiment according to the present disclosure will be described. According to the present embodiment, a fuel injector is mounted to a cylinder head of an internal combustion engine and injects a high-pressure fuel supplied from a common rail into a combustion chamber of the internal combustion engine. In this case, the internal combustion engine is a diesel engine, and the common rail is a high-pressure fuel supply device.

Unter Bezugnahme auf 1 bis 3 beinhaltet der Kraftstoffinjektor eine Düse 10. Wenn die Düse 10 geöffnet ist, spritzt der Kraftstoffinjektor den Kraftstoff ein. Die Düse 10 beinhaltet einen Düsenkörper 101, eine Düsennadel 102 und eine Düsenfeder 103. Die Düsennadel 102 wird durch den Düsenkörper 101 gleitfähig gelagert, und die Düsenfeder 103 spannt die Düsennadel 102 in einer Ventilschließrichtung vor. With reference to 1 to 3 the fuel injector includes a nozzle 10 , If the nozzle 10 is open, the fuel injector injects the fuel. The nozzle 10 includes a nozzle body 101 , a nozzle needle 102 and a nozzle spring 103 , The nozzle needle 102 is through the nozzle body 101 slidably mounted, and the nozzle spring 103 tenses the nozzle needle 102 in a valve closing direction.

Der Düsenkörper 101 beinhaltet eine Kraftstoffspeicherkammer 1011, einen Einspritzkanal 1012 und eine Körpersitzoberfläche 1013. Der Hochdruckkraftstoff wird der Kraftstoffspeicherkammer 1011 durch eine Hochdruckkraftstoffleitung 15a, die in einem Trägerkorpus ausgebildet ist, zugeführt. Der Einspritzkanal 1012 spritzt den Hochdruckkraftstoff, der von der Kraftstoffspeicherkammer 1011 zugeführt wird, in die Brennkammer der Brennkraftmaschine ein. Die Körpersitzoberfläche 1013 ist eine abgewinkelte Oberfläche, die an einer Position stromauf des Einspritzkanals 1012 angeordnet ist. Die Düsennadel 102 bewegt sich so, dass sie mit der Körpersitzoberfläche 103 in Kontakt gelangt, so dass der Einspritzkanal 1012 geschlossen wird, oder sie bewegt sich so, dass sie von der Körpersitzoberfläche 1013 getrennt wird, so dass der Einspritzkanal 1012 geöffnet wird.The nozzle body 101 includes a fuel storage chamber 1011 , an injection channel 1012 and a body seat surface 1013 , The high pressure fuel becomes the fuel storage chamber 1011 through a high pressure fuel line 15a , which is formed in a carrier body, supplied. The injection channel 1012 injects the high pressure fuel coming from the fuel storage chamber 1011 is fed into the combustion chamber of the internal combustion engine. The body seat surface 1013 is an angled surface located at a position upstream of the injection channel 1012 is arranged. The nozzle needle 102 Moves so that it fits with the body seat surface 103 comes into contact, so that the injection channel 1012 is closed, or she moves so that she is off the body seat surface 1013 is disconnected, so that the injection channel 1012 is opened.

Die Düse 10 beinhaltet einen unteren Endbereich, der entgegengesetzt zum Einspritzkanal 1012 angeordnet ist. Der untere Endbereich der Düse 10 ist mit einem ersten Korpus 15, einem zweiten Korpus 16, einem dritten Korpus 17 und einem vierten Korpus 18 versehen, der den Trägerkorpus darstellt. Die Düse 10, der erste Korpus 15, der zweite Korpus 16, der dritte Korpus 17 und der vierte Korpus 18 sind durch eine Sicherungsmutter 20 integral mit einem Element verbunden. Der erste Korpus 15, der zweite Korpus 16, der dritte Korpus 17 und der vierte Korpus 18 sind von dem unteren Endbereich in Richtung auf den Einspritzkanal 1012 in einer Reihenfolge aus dem ersten Korpus 15, dem zweiten Korpus 16, dem dritten Korpus 17 und dem vierten Korpus 18 angeordnet.The nozzle 10 includes a lower end portion opposite to the injection port 1012 is arranged. The lower end of the nozzle 10 is with a first body 15 , a second carcass 16 , a third corpus 17 and a fourth corpus 18 provided, which represents the carrier body. The nozzle 10 , the first corpus 15 , the second corpus 16 , the third corpus 17 and the fourth corpus 18 are through a lock nut 20 integrally connected to an element. The first corpus 15 , the second corpus 16 , the third corpus 17 and the fourth corpus 18 are from the lower end portion toward the injection port 1012 in an order from the first corpus 15 , the second corpus 16 , the third corpus 17 and the fourth corpus 18 arranged.

Der erste Korpus 15, der zweite Korpus 16, der dritte Korpus 17 und der vierte Korpus 18 bilden die Hochdruckkraftstoffleitung 15a, durch die der Hochdruckkraftstoff strömt, der von der Common-Rail zugeführt wird. Der Hochdruckkraftstoff wird in die Kraftstoffspeicherkammer 1011 durch die Hochdruckkraftstoffleitung 15a eingeführt.The first corpus 15 , the second corpus 16 , the third corpus 17 and the fourth corpus 18 form the high pressure fuel line 15a through which the high-pressure fuel supplied from the common rail flows. The high pressure fuel is added to the fuel storage chamber 1011 through the high pressure fuel line 15a introduced.

Der erste Korpus 15, der zweite Korpus 16 und der dritte Korpus 17 bilden eine Niederdruckkraftstoffleitung 15b, die einen ausgetretenen Kraftstoff in einen Kraftstofftank zurückführt, der nicht gezeigt ist.The first corpus 15 , the second corpus 16 and the third corpus 17 form a low pressure fuel line 15b that returns a spilled fuel to a fuel tank, not shown.

Der erste Korpus 15 bildet eine Aktorkammer 151. Die Aktorkammer 151 kommuniziert mit der Niederdruckkraftstoffleitung 15b durch ein erstes Korpuskommunikationsloch 152.The first corpus 15 forms an actuator chamber 151 , The actuator chamber 151 communicates with the low pressure fuel line 15b through a first carcass communication hole 152 ,

Die Aktorkammer 151 nimmt einen piezoelektrischen Aktor 25 auf, in dem piezoelektrische Elemente aufeinandergeschichtet sind. Der piezoelektrische Aktor 25 expandiert oder kontrahiert, wenn er sich elektrisch auflädt oder elektrisch entlädt.The actuator chamber 151 takes a piezoelectric actuator 25 on, in which piezoelectric elements are stacked. The piezoelectric actuator 25 expands or contracts when it charges electrically or discharges electrically.

Die Aktorkammer 151 nimmt ferner einen ersten Kolbenstangenbereich 301 eines ersten Kolbens 30 und eine Kolbenfeder 35 auf, die den ersten Kolben 30 in Richtung auf den piezoelektrischen Aktor 25 vorspannt. Da der erste Kolben 30 durch die Kolbenfeder 35 vorgespannt wird, befindet sich ein Endbereich des ersten Kolbenstangenbereichs 301 in Kontakt mit dem piezoelektrischen Aktor 25. Daher wird der erste Kolben 30 entsprechend einer Expansion oder Kontraktion des piezoelektrischen Aktors 25 hin- und herbewegt.The actuator chamber 151 also takes a first piston rod area 301 a first piston 30 and a piston spring 35 on that the first piston 30 in the direction of the piezoelectric actuator 25 biases. Because the first piston 30 through the piston spring 35 is biased, there is an end portion of the first piston rod portion 301 in contact with the piezoelectric actuator 25 , Therefore, the first piston 30 in accordance with expansion or contraction of the piezoelectric actuator 25 moved back and forth.

Der zweite Korpus 16, bei dem es sich um ein Korpuselement handelt, bildet ein Korpuszylinderloch 161 aus. Ein zweiter Kolbenkorpusbereich 401 eines zweiten Kolbens 40 ist gleitfähig in das Korpuszylinderloch 161 eingefügt.The second body 16 , which is a carcass element, forms a carcass cylinder hole 161 out. A second piston carcass area 401 a second piston 40 is slidable in the body cylinder hole 161 inserted.

Der zweite Kolbenkorpusbereich 401 bildet ein Kolbenzylinderloch 4011 aus. Ein erster Kolbenkorpusbereich 302 des ersten Kolbens 30 ist gleitfähig in das Kolbenzylinderloch 4011 eingefügt.The second piston body area 401 forms a piston cylinder hole 4011 out. A first piston body area 302 of the first piston 30 is slidable in the piston cylinder hole 4011 inserted.

Der erste Kolben 30 und der zweite Kolben 40 definieren eine erste öldichte Kammer 45, die mit einem Kraftstoff befüllt ist. Insbesondere ist die erste öldichte Kammer 45 durch eine erste Endoberfläche des ersten Kolbenkorpusbereichs 302 gegenüber dem piezoelektrischen Aktor 25 und eine Wandoberfläche des Kolbenzylinderlochs 4011 des zweiten Kolbenkorpusbereichs 401 ausgebildet.The first piston 30 and the second piston 40 define a first oil-tight chamber 45 that is filled with a fuel. In particular, the first oil-tight chamber 45 through a first end surface of the first piston body region 302 opposite the piezoelectric actuator 25 and a wall surface of the piston cylinder hole 4011 of the second piston body region 401 educated.

Die erste öldichte Kammer 45 weist eine Kapazität auf. Wenn sich der erste Kolben 30 entsprechend der Expansion des piezoelektrischen Aktors 25 verschiebt, wird das Fassungsvermögen der ersten öldichten Kammer 45 reduziert. Wenn der erste Kolben 30 sich entsprechend der Kontraktion des piezoelektrischen Aktors 25 verschiebt, nimmt das Fassungsvermögen der ersten öldichten Kammer 45 zu.The first oil-tight chamber 45 has a capacity. When the first piston 30 according to the expansion of the piezoelectric actuator 25 shifts the capacity of the first oil-tight chamber 45 reduced. When the first piston 30 in accordance with the contraction of the piezoelectric actuator 25 shifts, takes the capacity of the first oil-tight chamber 45 to.

Der zweite Kolben 40 und der zweite Korpus 16 definieren eine zweite öldichte Kammer 50. Insbesondere ist die zweite öldichte Kammer 50 durch eine erste Endoberfläche des zweiten Kolbenkorpusbereichs 401 gegenüber dem piezoelektrischen Aktor 25 und eine Wandoberfläche des Korpuszylinderlochs 161 des zweiten Korpus 16 ausgebildet.The second piston 40 and the second body 16 define a second oil-tight chamber 50 , In particular, the second oil-tight chamber 50 through a first end surface of the second piston body region 401 opposite the piezoelectric actuator 25 and a wall surface of the body cylinder hole 161 of the second body 16 educated.

Die zweite öldichte Kammer 50 kommuniziert mit der ersten öldichten Kammer 45 durch ein Kolbenkommunikationsloch 4012, das in dem zweiten Kolbenkorpusbereich 401 ausgebildet ist. The second oil-tight chamber 50 communicates with the first oil-tight chamber 45 through a piston communication hole 4012 that in the second piston body region 401 is trained.

Eine zweite Endoberfläche des ersten Kolbenkorpusbereichs 302 benachbart zu dem piezoelektrischen Aktor 25, eine zweite Endoberfläche des zweiten Kolbenkorpusbereichs 401 benachbart zu dem piezoelektrischen Aktor 25 und die Wandoberfläche des Korpuszylinderlochs 161 definieren eine Niederdruckkammer 162. Die Niederdruckkammer 162 kommuniziert mit der Niederdruckkraftstoffleitung 16b durch ein zweites Korpuskommunikationsloch 163.A second end surface of the first piston body region 302 adjacent to the piezoelectric actuator 25 a second end surface of the second piston body region 401 adjacent to the piezoelectric actuator 25 and the wall surface of the body cylinder hole 161 define a low pressure chamber 162 , The low pressure chamber 162 communicates with the low pressure fuel line 16b through a second body communication hole 163 ,

Die Niederdruckkammer 162 nimmt eine Ausgleichscheibe auf, die einen beweglichen Bereich des zweiten Kolbens 40 eingrenzt, der sich in Richtung auf den piezoelektrischen Aktor 25 zubewegt. In anderen Worten grenzt die Ausgleichscheibe 55 den beweglichen Bereich des zweiten Kolbens 40 ein, der sich in einer Richtung bewegt, so dass er sich von dem Einspritzkanal 1012 trennt.The low pressure chamber 162 picks up a shim which has a movable portion of the second piston 40 limited in the direction of the piezoelectric actuator 25 moved. In other words, the shim adjoins 55 the movable area of the second piston 40 one that moves in one direction so that it leaves the injection channel 1012 separates.

Der dritte Korpus 17 bildet eine Verbindungskammer 171 aus. Die Verbindungskammer 171 kommuniziert mit der Niederdruckkraftstoffleitung 15b durch ein drittes Korpuskommunikationsloch 172.The third body 17 forms a connection chamber 171 out. The connection chamber 171 communicates with the low pressure fuel line 15b through a third body communication hole 172 ,

Die Verbindungskammer 171 nimmt einen zweiten Kolbenstangenbereich 402 des zweiten Kolbens 40 und ein unteres Teil der Düsennadel 102 gegenüber dem Einspritzkanal 1012 auf. Daher wird ein Druck in der Niederdruckkraftstoffleitung stets auf das untere Teil der Düsennadel 102 ausgeübt, die ebenfalls der Körpersitzoberfläche 1013 gegenüberliegt. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Druck in der Niederdruckkraftstoffleitung 15b ein Druck eines Niederdruckkraftstoffs, der durch die Niederdruckkraftstoffleitung 15b strömt.The connection chamber 171 takes a second piston rod area 402 of the second piston 40 and a lower part of the nozzle needle 102 opposite the injection channel 1012 on. Therefore, a pressure in the low pressure fuel line is always on the lower part of the nozzle needle 102 exercised, which is also the body seat surface 1013 opposite. According to the present embodiment, the pressure in the low pressure fuel line 15b a pressure of a low pressure fuel passing through the low pressure fuel line 15b flows.

Ein Endbereich des zweiten Kolbenstangenbereichs 402 benachbart zu dem Einspritzkanal 1012 und ein Endbereich der Düsennadel 102 gegenüber dem Einspritzkanal 1012 sind in der Verbindungskammer 171 durch ein Verbindungselement 60 mechanisch aneinander gekoppelt.An end portion of the second piston rod portion 402 adjacent to the injection channel 1012 and an end portion of the nozzle needle 102 opposite the injection channel 1012 are in the connection chamber 171 through a connecting element 60 mechanically coupled to each other.

Wie in 3 und 4 gezeigt ist, ist insbesondere der Endbereich des zweiten Kolbenstangenbereichs 402 benachbart zu dem Einspritzkanal 1012 mit einem Kolbenflansch 4021 versehen, und der Endbereich der Düsennadel 102 gegenüber dem Einspritzkanal 1012 ist mit einem Nadelflansch 1021 versehen.As in 3 and 4 is shown, in particular, the end portion of the second piston rod portion 402 adjacent to the injection channel 1012 with a piston flange 4021 provided, and the end portion of the nozzle needle 102 opposite the injection channel 1012 is with a needle flange 1021 Mistake.

Das Verbindungselement 60 ist hufeneisenförmig oder U-förmig. Das Verbindungselement 60 beinhaltet einen ersten Aufnahmebereich 601, eine erste Eingriffoberfläche 602, einen zweiten Aufnahmebereich 603 und eine zweite Eingriffoberfläche 604. Der Kolbenflansch 4021 ist in den ersten Aufnahmebereich 601 eingefügt. Die erste Eingriffoberfläche 602 nimmt mit einer Endoberfläche des Kolbenflansches 4021 gegenüber dem Einspritzkanal 1012 Eingriff. Der Nadelflansch 1021 wird in den zweiten Aufnahmebereich 603 eingefügt. Die zweite Eingriffoberfläche 604 nimmt mit einer Endoberfläche des Nadelflansches 1021 benachbart zu dem Einspritzkanal 1012 Eingriff.The connecting element 60 is hoof-iron or U-shaped. The connecting element 60 includes a first recording area 601 , a first engagement surface 602 , a second recording area 603 and a second engagement surface 604 , The piston flange 4021 is in the first reception area 601 inserted. The first engagement surface 602 takes with an end surface of the piston flange 4021 opposite the injection channel 1012 Intervention. The needle flange 1021 will be in the second recording area 603 inserted. The second engagement surface 604 takes with an end surface of the needle flange 1021 adjacent to the injection channel 1012 Intervention.

Der Nadelflansch 1021 wird in den zweiten Aufnahmebereich 603 von einem Öffnungsbereich des Verbindungselements 60 eingefügt, und der Kolbenflansch 4021 wird in den ersten Aufnahmebereich 601 von dem Öffnungsbereich des Verbindungselements 60 eingefügt. In diesem Fall befindet sich eine Endoberfläche des zweiten Kolbenstangenbereichs 402 benachbart zu dem Einspritzkanal 1012 in Kontakt mit einer Endoberfläche der Düsennadel 102 gegenüber dem Einspritzkanal 1012, nimmt eine Endoberfläche des Kolbenflansches 4021 gegenüber dem Einspritzkanal 1012 mit der ersten Eingriffoberfläche 602 Eingriff, nimmt eine Endoberfläche des Nadelflansches 1021 benachbart zu dem Einspritzkanal 1012 nimmt mit der zweiten Eingriffoberfläche 604 Eingriff. Somit bewegt sich die Düsennadel 102 hin- und her, indem sie dem zweiten Kolben 40 folgt. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich bei der Endoberfläche des Nadelflansches 1021 benachbart zu dem Einspritzkanal 1012 um eine abgewinkelte Oberfläche.The needle flange 1021 will be in the second recording area 603 from an opening portion of the connecting element 60 inserted, and the piston flange 4021 will be in the first recording area 601 from the opening area of the connecting element 60 inserted. In this case, there is an end surface of the second piston rod portion 402 adjacent to the injection channel 1012 in contact with an end surface of the nozzle needle 102 opposite the injection channel 1012 , takes an end surface of the piston flange 4021 opposite the injection channel 1012 with the first engagement surface 602 Engage, takes an end surface of the needle flange 1021 adjacent to the injection channel 1012 takes with the second engagement surface 604 Intervention. Thus, the nozzle needle moves 102 back and forth by pushing the second piston 40 follows. According to the present embodiment, the end surface of the needle flange is 1021 adjacent to the injection channel 1012 around an angled surface.

Wie in 1 und 2 gezeigt ist, bildet der vierte Korpus 18, bei dem es sich um ein Trennelement handelt, ein Führungsloch 181 aus, das mit dem Verbindungselement 171 und der Kraftstoffspeicherkammer 1011 kommuniziert. In diesem Fall ist die Verbindungskammer 171 ein Niederdruckbereich, und die Kraftstoffspeicherkammer 1011 ist ein Hochdruckbereich. Die Düsennadel 102 ist gleitfähig in das Führungsloch 181 eingefügt. Der vierte Korpus 18 teilt die Verbindungskammer 171 und die Kraftstoffspeicherkammer 1011.As in 1 and 2 is shown forms the fourth body 18 , which is a separating element, a guide hole 181 out, that with the connecting element 171 and the fuel storage chamber 1011 communicated. In this case, the connection chamber 171 a low pressure area, and the fuel storage chamber 1011 is a high pressure area. The nozzle needle 102 is slippery in the guide hole 181 inserted. The fourth corpus 18 shares the connection chamber 171 and the fuel storage chamber 1011 ,

Die Kraftstoffspeicherkammer 1011 nimmt einen ersten Zylinder 65 auf, in den die Düsennadel 102 gleitfähig eingefügt ist. Der erste Zylinder 65 ist zylindrisch geformt. Der erste Zylinder 65 wird in Richtung auf den vierten Korpus 18 durch die Nadelfeder 103 vorgespannt. Eine Endoberfläche des ersten Zylinders 65 gegenüber dem Einspritzkanal 102 umgibt das Führungsloch 181, und der erste Zylinder 65 ist in Kontakt mit dem vierten Korpus 18.The fuel storage chamber 1011 takes a first cylinder 65 on, in which the nozzle needle 102 slidably inserted. The first cylinder 65 is cylindrically shaped. The first cylinder 65 becomes towards the fourth corpus 18 through the needle spring 103 biased. An end surface of the first cylinder 65 opposite the injection channel 102 surround the leadership hole 181 , and the first cylinder 65 is in contact with the fourth corpus 18 ,

Ein erster Spalt eines ersten gleitfähigen Bereichs zwischen dem ersten Zylinder 65 und der Düsennadel 102 ist so eingestellt, dass er kleiner ist als ein zweiter Spalt eines zweiten gleitfähigen Bereichs zwischen einer Wandoberfläche des Führungslochs 181 und der Düsennadel 102. Da der erste Zylinder 65 mit dem vierten Korpus 18 in Kontakt ist, bewirkt der erste Zylinder 65 eine hermetische Verriegelung zwischen dem Führungsloch 181 und der Kraftstoffspeicherkammer 1011. Der erste Zylinder 65 verhindert oder vermeidet, dass der Kraftstoff von der Kraftstoffspeicherkammer 1011 in die Verbindungskammer 171 durch den ersten Spalt austritt.A first gap of a first lubricious region between the first cylinder 65 and the nozzle needle 102 is set to be smaller than a second slit of a second slidable region between a wall surface of the guide hole 181 and the nozzle needle 102 , Because the first cylinder 65 with the fourth corpus 18 in contact, causes the first cylinder 65 a hermetic lock between the guide hole 181 and the fuel storage chamber 1011 , The first cylinder 65 Prevents or avoids the fuel from the fuel storage chamber 1011 in the connection chamber 171 exits through the first gap.

Da der vierte Korpus 18 sich entsprechend einer Differenz zwischen einem Kraftstoffdruck in der Verbindungskammer 171 und dem Kraftstoffdruck in der Kraftstoffspeicherkammer 1011 ohne Weiteres verformt, ist es nicht einfach, den zweiten Spalt so einzustellen, dass er klein genug ist. Wenn daher auf den ersten Zylinder 65 verzichtet wird, kann der Kraftstoff, der von der Kraftstoffspeicherkammer 1011 in die Verbindungskammer austritt, mehr werden.There the fourth corpus 18 corresponding to a difference between a fuel pressure in the communication chamber 171 and the fuel pressure in the fuel storage chamber 1011 deformed easily, it is not easy to adjust the second gap so that it is small enough. If therefore on the first cylinder 65 is omitted, the fuel coming from the fuel storage chamber 1011 in the connecting chamber exits to become more.

Da nur der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffspeicherkammer 101 auf die Endoberfläche des ersten Zylinders 65 oder eine äußere Umfangsoberfläche des ersten Zylinders 65 ausgeübt wird, verformt sich der erste Zylinder 65 anders. Somit kann der erste Spalt auf ein kleines Maß eingestellt werden. Wenn der erste Zylinder 65 dementsprechend angeordnet ist, kann verhindert oder vermieden werden, dass der Kraftstoff von der Kraftstoffspeicherkammer 1011 in die Verbindungskammer 171 austritt.Because only the fuel pressure in the fuel storage chamber 101 on the end surface of the first cylinder 65 or an outer peripheral surface of the first cylinder 65 is exercised, deforms the first cylinder 65 different. Thus, the first gap can be set to a small degree. If the first cylinder 65 is arranged accordingly, can be prevented or avoided that the fuel from the fuel storage chamber 1011 in the connection chamber 171 exit.

Als nächstes wird ein Betrieb des Kraftstoffinjektors beschrieben.Next, an operation of the fuel injector will be described.

Wenn der Kraftstoffinjektor geöffnet ist, dehnt sich der piezoelektrische Aktor 25 entsprechend einer elektrischen Aufladung der piezoelektrischen Elemente aus. Der erste Kolben 30 verschiebt sich entsprechend der Expansion des piezoelektrischen Aktors 25 in Richtung auf den Einspritzkanal 1012, und die Kapazität der ersten öldichten Kammer 45 wird reduziert. Der Kraftstoff in der ersten öldichten Kammer 45 wird zu der zweiten öldichten Kammer 50 durch das Kolbenkommunikationsloch 4012 bewegt. Eine Kapazität der zweiten öldichten Kammer 50 nimmt dann zu, und der zweite Kolben 40 wird so angetrieben, dass er sich in eine Richtung entgegengesetzt zu dem Einspritzloch 1012 bewegt.When the fuel injector is open, the piezoelectric actuator expands 25 in accordance with an electrical charge of the piezoelectric elements. The first piston 30 shifts according to the expansion of the piezoelectric actuator 25 in the direction of the injection channel 1012 , and the capacity of the first oil-tight chamber 45 is reduced. The fuel in the first oil-tight chamber 45 becomes the second oil-tight chamber 50 through the piston communication hole 4012 emotional. A capacity of the second oil-tight chamber 50 then increases, and the second piston 40 is driven so that it is in a direction opposite to the injection hole 1012 emotional.

Die Düsennadel 102 wird so angetrieben, dass sie sich in eine Richtung entgegengesetzt zu dem Einspritzkanal 1012 entsprechend einer Verschiebung des zweiten Kolbens 40 bewegt. In diesem Fall wird die Düsennadel 102 in eine Ventilöffnungsrichtung angetrieben. Die Düsennadel 102 wird von der Körpersitzoberfläche 1013 getrennt, und der Einspritzkanal 1012 wird geöffnet. Dann wird der Hochdruckkraftstoff in die Brennkammer der Brennkraftmaschine durch die Kraftstoffspeicherkammer 1011 eingespritzt.The nozzle needle 102 is driven so that they are in a direction opposite to the injection channel 1012 according to a displacement of the second piston 40 emotional. In this case, the nozzle needle 102 driven in a valve opening direction. The nozzle needle 102 gets from the body seat surface 1013 separated, and the injection channel 1012 will be opened. Then, the high pressure fuel in the combustion chamber of the internal combustion engine through the fuel storage chamber 1011 injected.

Ein Druck in der öldichten Kammer 45 und ein Druck in der zweiten öldichten Kammer 50 ist im Wesentlichen gleich einem Druck (Kraftstoffdruck) in der Niederdruckkraftstoffleitung 15b. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Druck in der Niederdruckkraftstoffleitung 15b gleich einem Atmosphärendruck. Wenn der Kraftstoffinjektor geöffnet wird, steigen der Druck in der ersten öldichten Kammer 45 und der Druck in der zweiten Öldichten Kammer 50 leicht an und stellen niedrige Drücke dar, die niedriger sind als ein Druck in der Common-Rail. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich bei dem Druck in der Common-Rail um einen Common-Rail-Druck. Somit kann der Kraftstoff, der aus der ersten öldichten Kammer 45 und der zweiten öldichten Kammer 50 in die Niederdruckkraftstoffleitung 15b austritt, reduziert werden.A pressure in the oil-tight chamber 45 and a pressure in the second oil-tight chamber 50 is substantially equal to a pressure (fuel pressure) in the low pressure fuel line 15b , According to the present embodiment, the pressure in the low pressure fuel line 15b equal to one atmospheric pressure. When the fuel injector is opened, the pressure in the first oil-tight chamber rises 45 and the pressure in the second oil tight chamber 50 easy on and represent low pressures that are lower than a pressure in the common rail. According to the present embodiment, the pressure in the common rail is a common rail pressure. Thus, the fuel coming out of the first oil-tight chamber 45 and the second oil-tight chamber 50 in the low pressure fuel line 15b exit, be reduced.

Wenn ein Betrag der Expansion des piezoelektrischen Aktors 25 sich verändert oder wenn ein Anhebungsbetrag des zweiten Kolbens 40 sich entsprechend einer Veränderung eines Betrags einer Energie verändert, mit der die piezoelektrischen Elemente aufgeladen sind, da der bewegliche Bereich des zweiten Kolbens 40, der sich in Richtung auf den piezoelektrischen Aktor 25 bewegt, durch die Ausgleichscheibe 55 begrenzt ist, kann eine Einspritzung des Kraftstoffs zuverlässig ausgeführt werden.When an amount of expansion of the piezoelectric actuator 25 changes or if an amount of lift of the second piston 40 varies in accordance with a change in an amount of energy with which the piezoelectric elements are charged because the movable range of the second piston 40 which is directed towards the piezoelectric actuator 25 moved through the shim 55 is limited, an injection of the fuel can be performed reliably.

Wenn der Kraftstoffinjektor geschlossen ist, kontrahiert der piezoelektrische Aktor 25 entsprechend einer elektrischen Entladung der piezoelektrischen Elemente. Der erste Kolben 30 wird durch die Kolbenfeder 35 in eine Richtung entgegengesetzt zu dem Einspritzkanal 1012 entsprechend der Kontraktion des piezoelektrischen Aktors 25 vorgespannt. Die Kapazität der ersten öldichten Kammer 45 nimmt entsprechend einer Verschiebung des ersten Kolbens 30 zu. Der Kraftstoff in der zweiten öldichten Kammer 50 wird durch das Kolbenkommunikationsloch 4012 in die erste öldichte Kammer 45 bewegt. Somit reduziert sich die Kapazität der zweiten öldichten Kammer 50, und der zweite Kolben 40 wird so angetrieben, dass er sich in Richtung auf den Einspritzkanal 1012 bewegt.When the fuel injector is closed, the piezoelectric actuator contracts 25 according to an electrical discharge of the piezoelectric elements. The first piston 30 is by the piston spring 35 in a direction opposite to the injection channel 1012 according to the contraction of the piezoelectric actuator 25 biased. The capacity of the first oil-tight chamber 45 takes according to a displacement of the first piston 30 to. The fuel in the second oil-tight chamber 50 is through the piston communication hole 4012 in the first oil-tight chamber 45 emotional. Thus, the capacity of the second oil-tight chamber is reduced 50 , and the second piston 40 is driven so that it is in the direction of the injection channel 1012 emotional.

Die Endoberfläche des zweiten Kolbenstangenbereichs 402 befindet in Kontakt mit der Endoberfläche der Düsennadel 102, und die Düsennadel 102 wird so angetrieben, dass sie, entsprechend der Verschiebung des zweiten Kolbens 40, in Richtung auf den Einspritzkanal 1012 bewegt wird. In diesem Fall wird die Düsennadel 102 in der Ventilschließrichtung angetrieben. Da sich die Düsennadel 102 mit der Körpersitzoberfläche 1013 in Kontakt befindet, wird der Einspritzkanal 1012 geschlossen, und die Einspritzung wird beendet.The end surface of the second piston rod area 402 is in contact with the end surface of the nozzle needle 102 , and the nozzle needle 102 is driven so that it, according to the displacement of the second piston 40 , in the direction of the injection channel 1012 is moved. In this case, the nozzle needle 102 driven in the valve closing direction. Because the nozzle needle 102 with the body seat surface 1013 is in contact, the injection channel 1012 closed, and the injection is finished.

Die Düsennadel 102 beinhaltet eine Oberfläche, die der Körpersitzoberfläche 1013 gegenüberliegt, und die Oberfläche weist einen vorderen Teil auf, der an einer Position radial einwärts von einem Kontaktbereich zwischen der Düsennadel 102 und der Körpersitzoberfläche 1013 angeordnet ist. Wenn der Kraftstoffinjektor geöffnet ist, befindet sich die Düsennadel 102 in Kontakt mit der Körpersitzoberfläche 1013 an dem Kontaktbereich, und ein Druck des Hochdruckkraftstoffs wird auf den ersten Teil der Oberfläche ausgeübt. Wenn der Kraftstoffinjektor geschlossen ist, wird ein Druck in der Brennkammer durch den Einspritzkanal 1012 auf den ersten Teil der Oberfläche ausgeübt. Der vordere Teil der Düsennadel 102, auf den der Druck des Hochdruckkraftstoffs ausgeübt wird, wenn der Kraftstoffinjektor geöffnet ist (d. h. eine Düse 10 geöffnet ist), und auf den der Druck in der Brennkammer durch den Einspritzkanal 1012 ausgeübt wird, wenn der Injektor geschlossen ist (d. h. die Düse 10 geschlossen ist), weist eine Querschnittfläche auf, die als eine Sitzbereichsfläche S1 bezeichnet wird.The nozzle needle 102 includes a surface that is the body seat surface 1013 is opposite, and the surface has a front part, which at a position radially inwardly from a contact area between the nozzle needle 102 and the body seat surface 1013 is arranged. When the fuel injector is open, the nozzle needle is located 102 in contact with the body seat surface 1013 at the contact area, and a pressure of the high pressure fuel is applied to the first part of the surface. When the fuel injector is closed, a pressure in the combustion chamber through the injection channel 1012 exercised on the first part of the surface. The front part of the nozzle needle 102 to which the pressure of the high-pressure fuel is applied when the fuel injector is opened (ie, a nozzle 10 is open), and on the pressure in the combustion chamber through the injection channel 1012 is exerted when the injector is closed (ie the nozzle 10 is closed), has a cross-sectional area, which is referred to as a seat area S1.

Die Düsennadel 102 beinhaltet den unteren Teil, der in das Führungsloch 181 eingefügt ist. Der untere Teil der Düsennadel 102, auf den der Druck in der Niederdruckkraftstoffleitung 15b ständig ausgeübt wird, weist eine Querschnittfläche auf, die als eine Niederdruckbereichsfläche S2 bezeichnet wird. Eine Vorspannkraft der Nadelfeder 103 wird als F1 bezeichnet, und der Druck des Hochdruckkraftstoffs wird als P ausgedrückt.The nozzle needle 102 includes the lower part, which is in the guide hole 181 is inserted. The lower part of the nozzle needle 102 to which the pressure in the low pressure fuel line 15b is constantly applied, has a cross-sectional area, which is referred to as a low-pressure area S2. A preload force of the needle spring 103 is referred to as F1, and the pressure of the high-pressure fuel is expressed as P.

Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Sitzbereichsfläche S1 und die Niederdruckbereichsfläche S2 so eingestellt, dass sie auf gleicher Höhe bzw. auf gleicher Ebene angeordnet sind. Insbesondere ist die Sitzbereichsfläche S1 ist so eingestellt, dass sie kleiner oder genauso groß ist wie die Niederdruckbereichsfläche S2, und die Sitzbereichsfläche S1 und die Niederdruckbereichsfläche S2 sind so eingestellt, dass sie eine Formel (1) erfüllen. (S2 – S1) × P ≤ F1 (1) According to the present invention, the seat area area S1 and the low-pressure area area S2 are set to be at the same level. Specifically, the seat area S1 is set to be smaller or equal to the low pressure area S2, and the seat area S1 and the low pressure area S2 are set to satisfy a formula (1). (S2-S1) × P ≦ F1 (1)

Da die Sitzbereichsfläche S1 und die Niederdruckbereichsfläche S2 so eingestellt sind, dass sie auf gleicher Höhe angeordnet sind, wird in einem geschlossenen Zustand des Kraftstoffinjektors ein Druckgleichgewicht erhalten. Eine die Düsennadel 102 in der Ventilschließrichtung im geschlossenen Zustand des Kraftstoffinjektors vorspannende Kraft kann nur die Vorspannkraft der Nadelfeder 103 sein. Somit kann eine Antriebskraft ab dem Zeitpunkt, wenn der Kraftstoffinjektor geöffnet ist, reduziert werden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die Antriebskraft größer als F1.Since the seat area S1 and the low-pressure area S2 are set to be at the same height, a pressure balance is obtained in a closed state of the fuel injector. One the nozzle needle 102 In the valve closing direction in the closed state of the fuel injector biasing force can only the biasing force of the needle spring 103 be. Thus, a driving force from the time when the fuel injector is opened can be reduced. According to the present embodiment, the driving force is greater than F1.

Da die Sitzbereichsfläche S1 so eingestellt ist, dass sie kleiner oder gleich der Niederdruckbereichsfläche S2 ist, und die Sitzbereichsfläche S1 und die Niederdruckbereichsfläche S2 so eingestellt sind, dass sie die Formel (1) erfüllen, kann der geschlossene Zustand des Kraftstoffinjektors zuverlässig beibehalten werden.Since the seat area area S1 is set to be smaller than or equal to the low-pressure area S2, and the seat area area S1 and the low-pressure area area S2 are set to satisfy the formula (1), the closed state of the fuel injector can be reliably maintained.

Da gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Druck in der ersten öldichten Kammer 45 und der Druck in der zweiten öldichten Kammer 50 niedrige Drücke sind, kann der Kraftstoff, der von der ersten öldichten Kammer 45 und von der zweiten öldichten Kammer 50 in die Niederdruckkraftstoffleitung 15b austritt, reduziert werden.As according to the present embodiment, the pressure in the first oil-tight chamber 45 and the pressure in the second oil-tight chamber 50 low pressures can be the fuel coming from the first oil-tight chamber 45 and from the second oil-tight chamber 50 in the low pressure fuel line 15b exit, be reduced.

Da der erste Zylinder 65 zwischen dem Führungsloch 181 und der Kraftstoffspeicherkammer 1011 eine hermetische Verriegelung bildet, kann verhindert oder vermieden werden, dass der Kraftstoff aus der Kraftstoffspeicherkammer 1011 in die Verbindungskammer 171 austritt.Because the first cylinder 65 between the guide hole 181 and the fuel storage chamber 1011 forms a hermetic lock, can be prevented or avoided that the fuel from the fuel storage chamber 1011 in the connection chamber 171 exit.

Da die Ausgleichscheibe 55 den beweglichen Bereich des zweiten Kolbens 40, der sich in Richtung auf den piezoelektrischen Aktor 25 bewegt, begrenzt, weist der zweite Kolben 40 stets einen vollen Anhebungsbetrag auf, der konstant ist, und die Einspritzung kann zuverlässig durchgeführt werden.Because the shim 55 the movable area of the second piston 40 which is directed towards the piezoelectric actuator 25 moved, limited, the second piston points 40 always a full lift amount that is constant, and the injection can be performed reliably.

Da die Sitzbereichsfläche S1 so eingestellt ist, dass sie kleiner oder gleich der Niederdruckbereichsfläche S2 ist, und die Sitzbereichsfläche S1 und die Niederdruckbereichsfläche S2 so eingestellt sind, dass sie die Formel (1) erfüllen, kann der geschlossene Zustand des Kraftstoffinjektors zuverlässig beibehalten werden, und die Antriebskraft ab dem Zeitpunkt, wenn der Kraftstoffinjektor geöffnet ist, kann reduziert werden.Since the seat area area S1 is set to be smaller than or equal to the low-pressure area S2, and the seat area area S1 and the low-pressure area area S2 are set to satisfy the formula (1), the closed state of the fuel injector can be reliably maintained, and the driving force from the time when the fuel injector is opened can be reduced.

Da auf ein Element, das gemäß dem herkömmlichen Beispiel der Stange J3 des Kraftstoffinjektors entspricht, verzichtet wird, kann die Verzögerung des Ventilschließvorgangs ab dem Zeitpunkt, wenn die Einspritzung abgeschlossen ist, verhindert werden.Since an element corresponding to the fuel injector rod J3 in the conventional example is dispensed with, the delay of the valve closing operation from the time when the injection is completed can be prevented.

(Zweite Ausführungsform)Second Embodiment

Es wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Gemäß der ersten Ausführungsform sind der zweite Kolben 40 und die Düsennadel 102 durch das Verbindungselement 60 mechanisch miteinander gekoppelt, und die Düsennadel 102 bewegt sich hin- und her, indem sie dem zweiten Kolben 40 folgt. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kommuniziert der zweite Kolben 40 mit der Düsennadel 102 durch eine dritte öldichte Kammer 80, und die Düsennadel 102 bewegt sich hin- und her, indem sie dem zweiten Kolben 40 folgt.A second embodiment of the present embodiment will be described. According to the first embodiment, the second piston 40 and the nozzle needle 102 through the connecting element 60 mechanically coupled together, and the nozzle needle 102 moves back and forth by pushing the second piston 40 follows. According to the present embodiment, the second piston communicates 40 with the nozzle needle 102 through a third oil-tight chamber 80 , and the nozzle needle 102 moves back and forth by pushing the second piston 40 follows.

Wie in 5 und 6 gezeigt ist, nimmt die Verbindungskammer 171 einen zweiten Zylinder 70 auf, in den die Düsennadel 102 gleitfähig eingefügt ist. Der zweite Zylinder 70 weist eine zylindrische Form auf. Der zweite Zylinder 70 wird durch eine Zylinderfeder 75 in Richtung auf den zweiten Korpus 16 vorgespannt, und eine Endoberfläche des zweiten Zylinders 70 gegenüber dem Einspritzkanal 1012 ist in Kontakt mit einer Endoberfläche des zweiten Korpus 16 benachbart zu dem Einspritzkanal 1012.As in 5 and 6 is shown, takes the connection chamber 171 a second cylinder 70 on, in which the nozzle needle 102 slidably inserted. The second cylinder 70 has a cylindrical shape. The second cylinder 70 is by a cylinder spring 75 towards the second body 16 biased, and an end surface of the second cylinder 70 opposite the injection channel 1012 is in contact with an end surface of the second body 16 adjacent to the injection channel 1012 ,

Die Endoberfläche der Düsennadel 102 gegenüber dem Einspritzkanal 1012 befindet sich in dem zweiten Zylinder 70. Die Endoberfläche des zweiten Kolbenstangenbereichs 402 benachbart zu dem Einspritzkanal 1012 ist in dem zweiten Korpus 16 angeordnet.The end surface of the nozzle needle 102 opposite the injection channel 1012 is in the second cylinder 70 , The end surface of the second piston rod area 402 adjacent to the injection channel 1012 is in the second corpus 16 arranged.

Die Düsennadel 102 und der zweite Kolben 40 definieren die dritte öldichte Kammer 80, die mit dem Kraftstoff befüllt ist. Insbesondere ist die dritte öldichte Kammer 80 durch die Endoberfläche der Düsennadel 102 gegenüber dem Einspritzkanal 1012 und der Endoberfläche des zweiten Kolbenstangenbereichs 402 benachbart zu dem Einspritzkanal 1012 ausgebildet.The nozzle needle 102 and the second piston 40 define the third oil-tight chamber 80 that is filled with the fuel. In particular, the third oil-tight chamber 80 through the end surface of the nozzle needle 102 opposite the injection channel 1012 and the end surface of the second piston rod portion 402 adjacent to the injection channel 1012 educated.

Wenn der Kraftstoffinjektor gemäß der vorstehenden Beschreibung geöffnet ist, wird der zweite Kolben 40 so angetrieben, dass er in eine Richtung entgegengesetzt zu dem Einspritzkanal 1012 bewegt wird, genauso wie der zweite Kolben 40 gemäß der ersten Ausführungsform. Da eine Kapazität der dritten öldichten Kammer 80 entsprechend der Verschiebung des zweiten Kolbens 40 zunimmt, wird die Düsennadel 102 so angetrieben, dass sie in eine Richtung entgegengesetzt zu dem Einspritzkanal 1012 bewegt wird. In diesem Fall wird die Düsennadel 102 so angetrieben, dass sie in eine Richtung bewegt wird, so dass die Kapazität der dritten öldichten Kammer 80 reduziert wird. Somit wird die Düsennadel 102 von der Körpersitzoberfläche 1013 getrennt, der Einspritzkanal 1012 wird geöffnet und der Hochdruckkraftstoff wird in die Brennkammer der Brennkraftmaschine eingespritzt.When the fuel injector is opened as described above, the second piston becomes 40 so driven that it is in a direction opposite to the injection channel 1012 is moved, as well as the second piston 40 according to the first embodiment. As a capacity of the third oil-tight chamber 80 according to the displacement of the second piston 40 increases, the nozzle needle 102 driven so that they are in a direction opposite to the injection channel 1012 is moved. In this case, the nozzle needle 102 so driven that it is moved in one direction, giving the capacity of the third oil-tight chamber 80 is reduced. Thus, the nozzle needle 102 from the body seat surface 1013 disconnected, the injection channel 1012 is opened and the high-pressure fuel is injected into the combustion chamber of the internal combustion engine.

Wenn der Kraftstoffinjektor geschlossen ist, wird der zweite Kolben 40 so angetrieben, dass er in Richtung des Einspritzkanals 1012 bewegt wird, genauso wie der zweite Kolben 40 gemäß der ersten Ausführungsform. Da die Kapazität der dritten öldichten Kammer 80 entsprechend der Verschiebung des zweiten Kolbens 40 abnimmt, wird die Düsennadel 102 so angetrieben, dass sie in Richtung auf den Einspritzkanal 1012 bewegt wird. In diesem Fall wird die Düsennadel 102 so angetrieben, dass sie in eine Richtung bewegt wird, so dass die Kapazität der öldichten Kammer 80 zunimmt. Somit befindet sich die Düsennadel 102 in Kontakt mit der Körpersitzoberfläche 1013, der Einspritzkanal 1012 wird geschlossen und die Einspritzung beendet.When the fuel injector is closed, the second piston becomes 40 so driven that it is in the direction of the injection channel 1012 is moved, as well as the second piston 40 according to the first embodiment. As the capacity of the third oil-tight chamber 80 according to the displacement of the second piston 40 decreases, the nozzle needle 102 so driven that they are in the direction of the injection channel 1012 is moved. In this case, the nozzle needle 102 so driven that it is moved in one direction, so that the capacity of the oil-tight chamber 80 increases. Thus, the nozzle needle is located 102 in contact with the body seat surface 1013 , the injection channel 1012 is closed and the injection is finished.

Gemäß der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei den Effekten um die gleichen Effekte, wie sie bei der ersten Ausführungsform erhalten werden können. Da zudem der zweite Kolben 40 durch die dritte öldichte Kammer 80 mit der Düsennadel 102 kommuniziert, muss der zweite Kolben 40 nicht koaxial mit der Düsennadel 102 sein.According to the present invention, the effects are the same effects as can be obtained in the first embodiment. As well as the second piston 40 through the third oil-tight chamber 80 with the nozzle needle 102 communicates, the second piston needs 40 not coaxial with the nozzle needle 102 be.

(Andere Ausführungsform)Other Embodiment

Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehend erwähnten Ausführungsformen beschränkt und kann auf verschiedene Ausführungsformen innerhalb des Gedankens und des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung angewendet werden.The present disclosure is not limited to the above-mentioned embodiments and can be applied to various embodiments within the spirit and scope of the present disclosure.

Zudem stehen die vorstehenden Ausführungsformen in Beziehung zueinander, und es besteht die Möglichkeit, eine Kombination der vorstehenden Ausführungsformen anzuwenden, es sei denn, es ist offensichtlich, dass die Kombination nicht möglich ist.In addition, the above embodiments are related to each other, and it is possible to apply a combination of the above embodiments unless it is obvious that the combination is not possible.

Gemäß den vorstehenden Ausführungsformen sind die Elemente für den Aufbau der vorstehenden Ausführungsformen nicht notwendig, es sei denn, dass das Element eindeutig Teil der wesentlichen Erfindung ist.According to the above embodiments, the elements for the construction of the above embodiments are not necessary unless the element is clearly part of the essential invention.

Gemäß den vorstehenden Ausführungsformen ist ein Wert zur Beschreibung einer Anzahl der Elemente, eines Wert des Elements, einer Menge des Elements oder eines Bereichs des Elements nicht auf einen spezifizierten Wert begrenzt, es sei denn dieser Wert ist eindeutig Teil der wesentlichen Erfindung.According to the above embodiments, a value for describing a number of the elements, a value of the element, a quantity of the element or a region of the element is not limited to a specified value, unless this value is clearly part of the essential invention.

Gemäß den vorstehenden Ausführungsformen unterliegt eine Form des Elements oder eine Beziehung zwischen den Elementen keiner Einschränkung, es sei denn, dass eine spezifizierte Form des Elements oder eine spezifizierte Beziehung zwischen den Elementen eindeutig Teil der wesentlichen Erfindung ist.According to the above embodiments, a shape of the element or a relationship between the elements is not limited unless a specified shape of the element or a specified relationship between the elements is clearly part of the essential invention.

Obgleich die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf die Ausführungsformen derselben beschrieben worden ist, wird darauf hingewiesen, dass die Offenbarung nicht auf die Ausführungsformen und Konstruktionen beschränkt ist. Durch vorliegende Offenbarung sollen die verschiedenen Modifikations- und Äquivalenzanordnungen abgedeckt sein. Darüber hinaus befinden sich verschiedene bevorzugte Kombinationen und Konfigurationen neben anderen Kombinationen und Konfigurationen, die mehr Elemente, weniger oder nur ein einziges Element beinhalten, ebenfalls im Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung.Although the present disclosure has been described with reference to the embodiments thereof, it should be understood that the disclosure is not limited to the embodiments and constructions. The present disclosure is intended to cover the various modification and equivalence arrangements. In addition, various preferred combinations and configurations, among other combinations and configurations that include more elements, less or only a single element, are also within the scope of the present disclosure.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102009002554 A1 [0002]

Claims

A fuel injector injecting a high-pressure fuel supplied from a high-pressure feeder into a combustion chamber of an internal combustion engine, the fuel injector comprising: a piezoelectric actuator ( 25 ) which expands or contracts when being electrically charged or discharged; a first piston ( 30 ) which is reciprocated in accordance with expansion or contraction of the piezoelectric actuator; a second piston ( 40 ), which has a piston cylinder hole ( 4011 ) in which the first piston is slidably inserted; a carcass element ( 16 ), which has a carcass cylinder hole ( 161 ) in which the second piston is slidably inserted; a first oil-tight chamber ( 45 ) defined by the first piston and the second piston, wherein the first oil-tight chamber is filled with a fuel, wherein the first oil-tight chamber has a capacity, wherein the capacity decreases in accordance with a displacement of the first piston according to the expansion of the piezoelectric actuator and the capacitance increases in accordance with the displacement of the first piston in accordance with the contraction of the piezoelectric actuator; a second oil-tight chamber ( 50 ) defined by the second piston and the body member, the second oil-tight chamber being filled with the fuel, the second oil-tight chamber communicating with the first oil-tight chamber; a nozzle ( 10 ), which has a nozzle needle ( 102 ), which reciprocates by following the second piston, and a nozzle body ( 101 ) with a body seat surface ( 1013 ) and an injection channel ( 1012 ), wherein the nozzle needle comes into contact with the body seat surface so that the injection port is closed or separated from the body seat surface, so that the injection port is opened when the fuel in the first oil-tight chamber is moved to the second oil-tight chamber, so that the second piston is driven according to the expansion of the piezoelectric actuator, the nozzle needle is driven in a valve opening direction, and when the fuel in the second oil-tight chamber is moved to the first oil-tight chamber, so that the second piston is driven in accordance with the contraction of the piezoelectric actuator is driven, the nozzle needle in a valve closing direction.

A fuel injector according to claim 1, wherein the nozzle needle includes a lower portion facing the injection port and a forward portion adjacent to the injection port, a pressure of a low pressure fuel always being exerted on the lower portion, the lower part has a cross-sectional area referred to as a low pressure area area, When the nozzle is opened, a pressure of the high-pressure fuel is applied to the front part when the nozzle is closed, a pressure of the combustion chamber is exerted on the front part through the injection port, the front part having a cross-sectional area referred to as a seat area area becomes, the low pressure area and the seat area are set to be at the same height.

A fuel injector according to claim 2, further comprising: a needle spring ( 103 ) biasing the nozzle needle in the valve closing direction, wherein when a biasing force of the needle spring is designated as F1, the seat area is referred to as S1, the low pressure area is designated as S2, and the pressure of the high pressure fuel is designated as P, S1 ≤ S2 and ( S2 - S1) × P ≤ F1.

A fuel injector according to any one of claims 1 to 3, wherein the second piston and the nozzle needle are mechanically coupled to each other.

A fuel injector according to any one of claims 1 to 3, further comprising: a third oil-tight chamber (10); 80 ) defined by the second piston and the nozzle needle, the third oil-tight chamber being filled with the fuel, the second piston communicating with the nozzle needle through the third oil-tight chamber.

A fuel injector according to any one of claims 1 to 5, further comprising: a separator (10). 18 ), which has a low-pressure area ( 171 ) and a high pressure area ( 1011 ), wherein the separating element is a guide hole ( 181 ) communicating between the low-pressure region and the high-pressure region, the nozzle needle being inserted into the guide hole; and a cylinder ( 65 ) disposed at the high pressure area, the nozzle needle being slidably inserted in the cylinder, and the cylinder being in contact with the partition member such that there is an airtight seal between the pilot hole and the high pressure area.