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Die vorliegende Erfindung betrifft generell Fluid-Injektoren bzw. -Einspritzdüsen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Kraftstoff-Injektor gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Eine genaue Steuerung der Kraftstoffeinspritzkurve bzw. des Einspritzverlaufs erfordert eine genaue Steuerung der Injektor-Nadelventilbewegung. Eine sehr genaue elektronische Steuerung einer Injektor-Nadelventilbewegung kann bereitgestellt werden, indem Festkörper-Stellglieder, wie piezoelektrische, elektrostriktive oder magnetostriktive Stellglieder, verwendet werden, um die Nadelventilstellung zu steuern. Um eine erwünschte Ventilverschiebung bereitzustellen, benötigen herkömmliche Festkörper-Stellglieder große Werte für den angelegten Strom und/oder die angelegte Spannung.
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In einem Versuch, die Größe des an die Festkörper-Stellglieder angelegten Steuerstroms und/oder der Steuerspannung sowie die Abmessungen des Stellglieds zu reduzieren, umfassen einige Kraftstoff-Injektorn mechanische oder hydraulische Bewegungsverstärker. Für die Verwendung eines hydraulischen Verstärkers ist etwas Kraftstoff notwendig, um die Verstärkung zu steuern. Hydraulische Verstärker lassen auch unerwünschte Schwingungen der gesteuerten beweglichen Teile zu.
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Ein piezoelektrischer Aktuator- bzw. Stellgliedstapel ist vorteilhaft, da ein piezoelektrisches Stellglied ungefähr fünf bis zehnmal schneller reagiert als ein elektromagnetisch gesteuerter Injektor. Zudem ist die Ausdehnung des piezoelektrischen Stellglieds direkt proportional zu der Amplitude des Steuerstroms bzw. der Steuerspannung, der/die an das piezoelektrische Stellglied angelegt wird. Ein vorgeschlagenes Stellglied mit einem Hebelsystem ist ebenfalls günstig, da der eingespritzte Kraftstoff ohne Verwendung eines Überströmventilkreises genau gesteuert werden kann. Herkömmliche Überströmventile halten einen erwünschten Druck innerhalb eines Kraftstoff-Injektors durch Ablassen von Kraftstoff aus einem Kraftstoffdurchgang, wenn der Druck in dem Kraftstoffdurchgang ein vorbestimmtes Ausmaß überschreitet. Der überströmende Kraftstoff kehrt entweder in die Kraftstoffversorgung zurück oder bleibt ungenutzt. Ein Nadelsteuerungssystem eines Überströmventilkreises ist an sich dadurch unwirksam, dass die Energie, die verwendet wird, um den Kraftstoff unter Druck zu setzen, ungenutzt bleibt, wenn dieser aus dem Kraftstoffsystem überströmt. Zusätzlich zu der bei der Drucksteigerung des Kraftstoffs aufgewendeten Energie kann auch beim Erwärmen des Kraftstoffs Energie aufgewendet werden, und diese Hitze kann auch in einem Überströmventilkreis verloren gehen.
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Festkörper-Stellglieder stellen eine derart genaue Nadelpositionierung bereit, dass es möglich ist, Zerstäubungsöffnungen veränderlicher Geometrie wirksam zu verwenden. Zerstäubungsöffnungen veränderlicher Geometrie ermöglichen hochwertige Zerstäubung für alle Betriebsbedingungen des Motors und eine genaue Kontrolle über Menge und Leistung des eingespritzten Kraftstoffs.
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Die
WO 99/17014 A1 offenbart ein Einspritzventil, wobei Übertragungshebel von einem piezoelektrischen Aktor betätigbar sind und mechanisch auf ein Stellglied wirken. Das Stellglied kann bei entsprechender Betätigung ein Ventilglied öffnen, um eine Abdichtung einer Steuerkammer gegen eine Bohrung aufzuheben. In der Steuerkammer ist ein Stellkolben angeordnet, der den Druck in der Steuerkammer auf eine Ventilnadel überträgt. Das Übertragungselement ist hierbei nur fluidisch und nicht mechanisch über einen Stellkolben mit der Ventilnadel gekoppelt.
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Die
DE 199 38 999 A1 betrifft ein Einspritzventil mit einem Aktor, der über einen Hebel auf einen Ventilkolben einwirkt. Der Ventilkolben steuert ein Ventilglied, um ein zugeordnetes Nadelventil hydraulisch zu betätigen.
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Die
US 4,101,076 A betrifft ein piezoelektrisch betriebenes Einspritzventil. Zum Öffnen wirkt der Aktuator gegen eine erste Rückstellfeder auf einen Umlenkhebel ein, der sich hierdurch um einen Drehpunkt bewegt und eine Ventilnadel freigibt. Diese wird durch eine zweite Rückstellfeder zum Öffnen des Ventils nach oben bewegt.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Injektor bereitzustellen, der Änderungen des Kraftstoffdrucks, von Reibungskräften, Verschleiß und/oder Fertigungstoleranzen ausgleicht.
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Die obige Aufgabe wird durch einen Injektor gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Es ist ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, einen Injektor mit proportionaler Nadelsteuerung mit reduzierten Anforderungen an Steuerstrom und/oder Steuerspannung bereitzustellen.
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Ein Aspekt kann einen Injektorkörper betreffen, der einen Einspritzkraftstoffeinlass, einen Einspritzkraftstoffauslass und einen Steuerkraftstoffeinlass umfasst. Der Injektor umfasst auch ein Festkörper-Stellglied, das in den Injektorkörper eingebaut ist, einen Stellgliedverstärkerhebel, der in dem Injektorkörper untergebracht ist, und ein Nadelventil, das in dem Injektorkörper untergebracht ist. Das Nadelventil ist zwischen einer ersten Stellung, die den Einspritzkraftstoffauslass schließt, und einer zweiten Stellung zum Öffnen des Einspritzkraftstoffauslasses beweglich. Der Stellgliedverstärkerhebel reagiert auf eine Längen- bzw. Abmessungsänderung des Festkörper-Stellglieds, um die Bewegung des Nadelventils von der ersten Stellung in die zweite Stellung zu ermöglichen. Der Abstand zwischen den ersten und zweiten Stellungen (Nadelventilweg/-hub) ist proportional zu der angelegten Spannung bzw. dem angelegten Strom.
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Ein weiterer Aspekt kann einen Kraftstoff-Injektor betreffen, der einen Injektorkörper aufweist, der einen Einspritzkraftstoffeinlass und einen Einspritzkraftstoffauslass umfasst. Ebenso umfasst der Injektor in einem Injektorkörper: ein Festkörper-Stellglied, einen Stellgliedverstärkerhebel, einen Steuerkolben und ein Nadelventil. Der Steuerkolben ist in einer Steuerflüssigkeitskammer innerhalb des Injektorkörpers untergebracht, die in Kraftstoffverbindung mit dem Einspritzkraftstoffeinlass und dem Einspritzkraftstoffauslass steht. Das Nadelventil ist zwischen einer ersten Stellung, die den Einspritzkraftstoffauslass schließt, und einer zweiten Stellung zum Öffnen des Einspritzkraftstoffauslasses beweglich. Der Stellgliedverstärkerhebel reagiert auf eine Längen- bzw. Abmessungsänderung des Festkörper-Stellglieds, um die Bewegung des Nadelventils von der ersten Stellung in die zweite Stellung zu ermöglichen.
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Ein weiterer Aspekt kann einen Kraftstoff-Injektor betreffen, der einen Injektorkörper aufweist, der einen Einspritzkraftstoffeinlass und einen Einspritzkraftstoffauslass umfasst. Der Injektorkörper nimmt ein Festkörper-Stellglied, ein Nadelventil, ein Vorspannmittel und einen Stellgliedverstärkerhebel auf. Das Nadelventil ist zwischen einer ersten Stellung, die den Einspritzflüssigkeitsauslass schließt, und einer zweiten Stellung zum Öffnen des Einspritzflüssigkeitsauslasses beweglich. Das Vorspannmittel spannt das Nadelventil in die erste Stellung vor. Der Stellgliedverstärkerhebel ist zwischen dem Vorspannmittel und dem Nadelventil angeordnet und reagiert auf eine Längen- bzw. Abmessungsänderung des Festkörper-Stellglieds, um die Bewegung des Nadelventils von der ersten Stellung in die zweite Stellung zu ermöglichen.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt einen hydraulischen Ausgleich für Spiel zwischen dem Festkörper-Stellglied und dem Nadelventil bereit. Diese Ausführungsform verwendet Kraftstoff, der Verschleiß und Fertigungstoleranzen ausgleicht.
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Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Amplitude des benötigten Stroms und/oder der benötigten Spannung für das Festkörper-Stellglied reduziert werden, indem ein getrennter, Steuerkanal verwendet wird, um die Kräfte zu regulieren, die an dem oberen Teil eines mit einem Nadelventil verbundenen Steuerkolbens wirken.
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Bei noch einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Stößelachse bzw. ein Stößelstift verwendet werden, um einen Verstärkerhebel zu berühren und die Größe des Kraftstoff-Injektors zu verkleinern.
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Eine weitere beispielhafte Ausführungsform kann einen mechanischen Verstärkerhebel für das Festkörper-Stellglied umfassen, das in ein einstückiges Nadelventil und einen Steuerkolben eingreift.
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Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung. Es zeigt:
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1 eine Schnittansicht einer ersten beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoff-Injektors;
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2 eine ausführliche Ansicht einer alternativen Ausführungsform für einen Steuerkolben, der bei der Erfindung verwendet werden kann;
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3 eine Schnittansicht einer zweiten beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoff-Injektors;
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4 eine entlang der Linie IV-IV aus 3 verlaufende Schnittansicht;
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5 eine Schnittansicht einer dritten beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoff-Injektors;
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6 eine entlang der Linie VI-VI verlaufende Schnittansicht eines Stellglieds und Verstärkerhebels des Kraftstoff-Injektors aus 5;
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7 eine Schnittansicht einer vierten beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoff-Injektors;
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8 eine zweite Schnittansicht der Kraftstoff-Injektors aus 7;
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9 eine Schnittansicht des Stellgliedstößels des Kraftstoff-Injektors aus 7 und 8;
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10 eine perspektivische Ansicht des Stellgliedstößels aus 9;
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11 eine Vorderansicht des Hebelarms der Kraftstoff-Injektors aus 7;
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12 eine perspektivische Ansicht des Hebelarms aus 11;
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13 eine erste Schnittansicht des Kolbengehäuses der Kraftstoff-Injektors aus 7;
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14 eine zweite Schnittansicht des Kolbengehäuses aus 13;
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15 eine perspektivische Ansicht des Kolbengehäuses aus 13;
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16 eine Schnittansicht des Hebelfußes der Kraftstoff-Injektors aus 7;
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17 eine perspektivische Ansicht des Hebelfußes aus 16;
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18 eine Schnittansicht einer fünften beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoff-Injektors;
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19 eine Detailansicht des einstückigen Stellgliedverstärkerhebels und Hebelfußes der fünften beispielhaften Ausführungsform des Kraftstoff-Injektors aus 18;
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20 eine Schnittansicht einer sechsten beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoff-Injektors;
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21 eine Schnittansicht einer siebten beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoff-Injektors; und
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22 eine schematische Zeichnung eines einfachen Hebels.
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1 zeigt eine erste beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoff-Injektors 50. Die Kraftstoff-Injektor 50 umfaßt einen Injektorkörper 12, der ein Nadelventil 14, einen Steuerkolben 16, einen Stellgliedverstärkerhebel, eine Stellgliedführung 22, ein Festkörper-Stellglied 24 und eine Steuerkolbenfeder 30 aufnimmt. Der Injektorkörper 12 umfaßt auch einen gemeinsamen Einspritzkraftstoffeinlaß 26, der sowohl mit einer Düsennadelkammer 36 als auch mit einer Steuerkammer 40 in Verbindung steht. Auf diese Art und Weise werden die Drücke in der Düsennadelkammer 36, die dazu neigen, das Nadelventil 14 anzuheben, durch einen identischen Druck in der Steuerkammer 40, der nach unten auf den Steuerkolben 16 drückt, ausgeglichen.
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Die Kraftstoff-Injektor 50 umfaßt zwei getrennte Steuerungen bzw. Steuerelemente. Das erste Steuerelement für den Kraftstoff-Injektor 10 ist das Festkörper-Stellglied 24. Das Festkörper-Stellglied 24 ist an (nicht gezeigte) Elektroden angeschlossen und kann ein piezoelektrisches, elektrostriktives oder magnetostriktives Stellglied sein, bei der bevorzugten Ausführungsform ist das Festkörper-Stellglied 24 jedoch ein piezoelektrisches Stellglied. Das Klemmenspannungspotential an diesen Elektroden bestimmt die Länge des Festkörper-Stellglieds 24, und die Länge des Festkörper-Stellglieds 24 kann durch die Steuerung dieses Potentials sehr genau gesteuert werden.
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Ein Ende des Festkörper-Stellglieds 24 ist von einer Stellgliedführung 22 aufgenommen, welche die Bewegung des Festkörper-Stellgliedendes 24 an ein erstes Ende eines Stellgliedverstärkerhebels 18 überträgt. Der Stellgliedverstärkerhebel 18 weist einen Drehpunkt 32 auf, um den sich der Stellgliedverstärkerhebel 18 dreht. Ein zweites Ende des Stellgliedverstärkerhebels 18 bildet ein Druckwiderlager zwischen dem Steuerkolben 16 und dem Nadelventil 14, die oberhalb bzw. unterhalb des Stellgliedverstärkerhebels 18 angeordnet sind. Wenn sich somit die Länge des Festkörper-Stellglieds 24 ändert, veranlaßt die Stellgliedführung 22 die Stößelachse 20 dazu, sich längs gegen ein erstes Ende 17 des Stellgliedverstärkerhebels 18 zu bewegen. Daraufhin dreht sich der Stellgliedverstärkerhebel 18 um den Drehpunkt 32 und bewegt das gegenüberliegende zweite Ende 19 des Stellgliedverstärkerhebels 18, der seinerseits den Steuerkolben 16 und das Nadelventil 14 bewegt.
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Beispielsweise kann ein Steuersignal an den Klemmen der Elektroden des Festkörper-Stellglieds 24 angelegt werden, um das Festkörper-Stellglied 24 zu verlängern, um die Stellgliedführung 22 dazu zu bringen, sich in 1 nach unten zu bewegen. Während sich die Stellgliedführung 22 nach unten bewegt, dreht sich der Stellgliedverstärkerhebel 18 im Gegenuhrzeigersinn um den Drehpunkt 32 und drückt den Steuerkolben 16 nach oben und erlaubt ein Anheben bzw. Öffnen des Nadelventils 14. Das Nadelventil 14 hebt vom Ventilsitz 34 ab, weil der Kraftstoffdruck in der Düsennadelkammer 36 nach oben auf das Nadelventil 14 drückt. Dann entweicht Kraftstoff aus den Einspritzkraftstoffauslässen 38.
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Sowohl die Steuerkolbenfeder 30 als auch der Steuerkraftstoff in der Steuerkammer 40 spannen, den Steuerkolben 16 zum Stellgliedverstärkerhebel 18 hin vor. Sollte der Kraftstoff-Injektor 50 für eine Brennkraftmaschine gedacht sein, so kann der Kraftstoff beim Motorstart eventuell nicht genügend Druck aufweisen, um den Steuerkolben 16 gegen den Stellgliedverstärkerhebel 18 vorzuspannen, um Verschleiß und Toleranzen auszugleichen. Die Steuerkolbenfeder 30 spannt den Steuerkolben 16 vor und gleicht Verschleiß und Fertigungstoleranzen aus.
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Wenn der Kraftstoff-Injektor 50 arbeitet, nutzen sich die Berührungspunkte zwischen der Stellgliedführung 22, dem Stellgliedverstärkerhebel 18, dem Steuerkolben 16 und dem Nadelventil 14 ab. Für eine genaue Steuerung des Nadelventils 14 muß dieser Verschleiß ausgeglichen werden. Zudem können die Fertigungstoleranzen des Kraftstoff-Injektors 50 Lücken zwischen der Stößelachse 20, dem Stellgliedverstärkerhebel 18, dem Steuerkolben 16 und dem Nadelventil 14 verursachen. Der Kraftstoff-Injektor 50 umfaßt die Steuerkolbenfeder 30, die den Verschleiß und die Toleranzen des Kraftstoff-Injektors 50 ausgleicht. Während des normalen Motorbetriebs, sobald der Kraftstoffdruck einen Betriebspegel erreicht hat, stellt der hydraulische Ausgleich, der durch den Hochdruckkraftstoff bereitgestellt wird, die nötigen Kräfte zum Ausgleich von Verschleiß und Toleranzen bereit. Da die Funktion der Steuerkolbenfeder 30 durch den hydraulischen Ausgleich unterstützt wird, muß die Steuerkolbenfeder 30 nicht so stark sein, wie es sonst bei einem Kraftstoff-Injektor ohne hydraulischen Ausgleich notwendig wäre. Deshalb reduziert der hydraulische Ausgleich gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung die Federkosten und somit die Gesamtkosten des Kraftstoff-Injektors. Der hydraulische Ausgleich ermöglicht es ebenfalls, daß der Injektor 50 bei hohen Kraftstoffdrücken, wie etwa 200 MPa und mehr, betrieben werden kann.
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2 zeigt eine mögliche Änderung des Steuerkolbens 16. Der Steuerkolben 16 kann einen Steuerkolben 52 umfassen, der den Stellgliedverstärkerhebel 18 berührt. Der Steuertauchkolben 52 ist in einer Kolbenbohrung 54 in dem Steuerkolben 16 aufgenommen, so daß der Steuertauchkolben 52 sich axial innerhalb der Kolbenbohrung 54 bewegen kann. Um wie viel sich der Steuertauchkolben 52 aus der Kolbenbohrung 54 erstreckt, ist von dem Kraftstoffdruck innerhalb der Steuerkammer 40 abhängig. Die Steuerkolbenfeder 30 spannt den Steuerkolben 16 gegen eine Leiste 56 vor, die dazu dient, den Steuerkolben 16 davon abzuhalten, sich aus einer Steuerkolbenbohrung 58 heraus zu erstrecken, die den Steuerkolben 16 aufnimmt. Auf diese Art und Weise kann der Kraftstoffdruck in der Steuerkammer 40 die benötigte Amplitude der Spannung und/oder des Stroms reduzieren, die/der an das Festkörper-Stellglied 24 angelegt werden muß, um eine Bewegung des Nadelventils 14 einzuleiten.
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3 zeigt eine Schnittansicht einer zweiten beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoff-Injektors 10. Der Kraftstoff-Injektor 10 ähnelt der in 1 gezeigten ersten beispielhaften Ausführungsform, die zweite beispielhafte Ausführungsform umfaßt jedoch einen Stößelstift 20, der die Stellgliedführung 22 mit dem Stellgliedverstärkerhebel 18 verbindet. Zudem umfaßt die zweite beispielhafte Ausführungsform keinen gemeinsamen Kraftstoffeinlaß 26.
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Durch den Stößelstift 20 kann das Festkörper-Stellglied 24 sich in einem gewissen Abstand von dem Stellgliedverstärkerhebel 18 und, wie in 3 gezeigt, oberhalb der Steuerkammer 40 befinden. Auf diese Art und Weise kann die Breite des Kraftstoff-Injektors 10 reduziert werden. Wie in 3 gezeigt, ist der Winkel α zwischen der Längsachse des Festkörper-Stellglieds 24 und dem Nadelventil 14 spitz.
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5 zeigt eine Schnittansicht einer dritten beispielhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftstoff-Injektors 60. Der Kraftstoff-Injektor 60 ähnelt dem zweiten beispielhaften Kraftstoff-Injektor 10 insofern, als er einen Stößelstift 20 umfaßt, und ähnelt dem ersten beispielhaften Kraftstoff-Injektor 50 insofern, als der Einspritzkraftstoff sowohl mit der Steuerkammer 40 als auch der Düsennadelkammer 36 in Verbindung steht. Der Kraftstoff-Injektor 60 in 5 umfaßt jedoch einen Stößelstift 20, der zur mittleren Längsachse der Stellgliedführung 22 versetzt ist, so daß die Längsachse des Festkörper-Stellglieds 24 im wesentlichen parallel zu der Langsachse des Nadelventils 14 und des Steuerkolbens 16 verlaufen kann und immer noch eine reduzierte Gesamtgröße bzw. -breite realisierbar ist.
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Zudem unterscheidet sich der Kraftstoff-Injektor 60 von den vorherigen beispielhaften Ausführungsformen, indem das Nadelventil 14 und der Steuerkolben 16 gekoppelt und in diesem Fall einstückig ausgebildet sind. Wie in 6 gezeigt, sind das einstückige Nadelventil 14 und der Steuerkolben 16 über einen Schaft 61 verbunden, der mit einer Ausnehmung bzw. Nut 62 in dem Stellgliedverstärkerhebel 18 zusammenwirkt.
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7 und 8 sind Schnittdarstellungen eines vierten beispielhaften, erfindungsgemäßen Kraftstoff-Injektors 70. 7 und 8 zeigen Schnitte des Kraftstoff-Injektors 70, die rechtwinklig zueinander aufgenommen wurden. Bei diesem vierten beispielhaften Kraftstoff-Injektor 70 ist die mittlere Längsachse des Festkörper-Stellgliedstapels 72 im wesentlichen auf die mittlere Längsachse des Nadelventils 89 ausgerichtet.
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8 zeigt den Festkörper-Stellgliedstapel 72 in Kontakt mit einem Stößel 74, der Schenkel 76 umfaßt, die sich durch ein Kolbengehäuse 78 erstrecken. Das Kolbengehäuse 78 stößt an einen Hebelfuß 80 an. Wie aus 7 ersichtlich, umfaßt das Kolbengehäuse 78 eine Steuerkammer 82, die durch den Hebelfuß 80 und den Injektorkörper 84 hindurch mit der Düsennadelkammer 86 in Kraftstoffverbindung steht. Die Düsennadelkammer 86 nimmt auch eine Nadelvorspannfeder 87 auf, die das Nadelventil 89 in eine Stellung vorspannt, welche Öffnungen 91 des Injektors 70 schließt. 8 zeigt den Einspritzkraftstoffeinlaß 88 in Verbindung mit der Düsennadelkammer 86. Auf diese Art und Weise werden die Drücke in der Düsennadelkammer 86 und der Steuerkammer 82 kompensiert.
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Wie in 8 gezeigt, nimmt das Kolbengehäuse 78 den Kolben 90 auf, der einen Stellgliedverstärkerhebel 92 berührt, der einen ersten Hebelarm 93 und einen zweiten Hebelarm 95 umfaßt, die miteinander über eine Achse 94 verbunden sind, die durch jeden Hebelarm des Hebelarmpaars 93 und 95 geht. Der Stellgliedverstärkerhebel 92 berührt auch ein Nadelventil 96. Jeder Schenkel 76 des Stößels 74 berührt einen Hebelarm des Hebelarmpaars 93 und 95 am gegenüberliegenden Ende des Stellgliedverstärkerhebels 92. Wenn sich so der Festkörper-Stellgliedstapel 72 verlängert, drückt der Stapel 72 nach unten auf den Stößel 74, der seinerseits nach unten auf die äußeren Enden des Stellgliedverstärkerhebels 92 drückt. Daraufhin drehen sich die Hebelarme 93 und 95 und heben sich entlang der mittleren Längsachse der Injektor 70, während jeder Hebelarm des Hebelarmpaars 93 und 95 sich um die Achse 94 dreht. Die Achse 94 stellt sicher, daß jeder Hebelarm des Hebelarmpaars 93 und 95 zusammen funktioniert. Zudem dient die Achse 94 dazu, das Hebelarmpaar 93 und 95 innerhalb des Hebelfußes 80 waagerecht anzuordnen.
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9 und 10 zeigen den Stellgliedstößel 74 der vierten beispielhaften Ausführungsform des Kraftstoff-Injektors 70. Der Stößel 74 umfaßt zwei Stößelschenkel 76.
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11 und 12 zeigen jeweils eine Vorderansicht und eine perspektivische Ansicht eines Hebelarms 92 der vierten beispielhaften Ausführungsform. Der Hebelarm 92 umfaßt eine Achsenbohrung 152, einen Drehpunkt 154, ein erstes Ende 156 zum Berühren der Unterseite der Stößelschenkel 76 und eine zweite Endfläche 158 zum Berühren des Kolbens 90.
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13 bis 15 zeigen Detailansichten des Kolbengehäuses 78 der vierten beispielhaften Ausführungsform des Kraftstoff-Injektors 70. Wie in 13 gezeigt, umfaßt das Kolbengehäuse 78 Stößelschenkel aufnehmende Bohrungen 160, die es den Stößelschenkeln 76 des Stößels 74 ermöglichen, durch das Kolbengehäuse 78 zu gehen und Kontakt mit einem Hebel 92 herzustellen. Das Kolbengehäuse 78 umfaßt auch eine Kolben aufnehmende Bohrung 162. Das Kolbengehäuse 78 umfaßt auch Stege 164, die sich von der Kolben aufnehmenden Bohrung 162 bis zu der äußeren radialen Fläche 166 des Kolbengehäuses 78 erstrecken. Jeder Steg 164 umfaßt einen Kraftstoffverbindungsdurchgang 168.
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16 und 17 zeigen eine Detailansicht des Hebelfußes 80 der vierten beispielhaften Ausführungsform des Kraftstoff-Injektors 70. Der Hebelfuß 80 umfaßt Kraftstoffverbindungsdurchgänge 170. Der Hebelfuß 80 ist im Kraftstoff-Injektor 70 mit dem Kolbengehäuse 78 befestigt. Der Kraftstoffverbindungsdurchgang 170 steht unmittelbar mit dem Kraftstoffverbindungsdurchgang 168 des Kolbengehäuses 70 in Verbindung. Auf diese Art und Weise wird eine Kraftstoffverbindung zwischen der Steuerkammer 82 in der den Kolben aufnehmenden Bohrung 162 und der Düsennadelkammer 36 hergestellt. Der Hebelfuß 80 umfaßt auch Hebeltragflächen bzw. -anlageflächen 172, die Kontakt mit dem Drehpunkt 154 eines jeden Hebelarms 92 herstellen.
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18 zeigt eine fünfte beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoff-Injektors 100. Der Kraftstoff-Injektor 100 ähnelt der vierten beispielhaften Ausführungsform, die in 7 und 8 gezeigt ist, außer daß der Hebelfuß 102 und das Hebelpaar 104 ein einstückiges Teil bilden.
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19 zeigt eine ausführliche Vorderansicht des einstückigen Hebelfußes 102 und des Hebels 104 der fünften beispielhaften Ausführungsform. 19 zeigt auch eine Detailansicht des einstückigen Biegehebelpunkts 106, der den Hebel 104 mit dem Hebelfuß 102 verbindet. Der Biegehebelpunkt 106 ist beim Betrieb Druck- und Biegebeanspruchungen ausgesetzt. Wenn der Festkörper-Stellgliedstapel 108 aktiviert wird, verlängert sich der Stapel und drückt den Stößel 110 und den entsprechenden Stößelschenkel 112 in eine Seite des Hebels 104. Während der Stößelschenkel 112 ein Ende des Hebels 104 nach unten drückt, dreht sich der Hebel 104 im Gegenuhrzeigersinn um den Biegehebelpunkt 106 und erlaubt das Anheben bzw. Öffnen des Nadelventils 114.
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20 zeigt eine sechste beispielhafte Ausführungsform eines Kraftstoff-Injektors 120. Der Kraftstoff-Injektor 120 umfaßt zwei Hebelarme 122, die jeweils eine Zwischenleg- bzw. Unterlegscheibe 124 umfassen, die zwischen dem Kolbengehäuse 126 und dem Hebelfuß 128 liegt. Die Unterlegscheiben 124 stoßen auch an den Injektorkörper 130. Die Unterlegscheiben 124 dienen dazu, jeden Hebelarm 122 waagerecht innerhalb des Injektorkörpers 130 anzuordnen. Die Unterlegscheiben 124 sind im wesentlichen in der senkrechten Achse biegsam und lassen die Hebelarme 122 um ihre entsprechenden Drehpunkte drehen. Jede Unterlegscheibe 124 ist jedoch im wesentlichen in der waagerechten Richtung unbiegsam, um die waagerechte Stellung jedes entsprechenden Hebelarms 122 innerhalb des Injektorkörpers 130 einzuhalten.
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21 zeigt eine siebte beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoff-Injektors 140. Der Kraftstoff-Injektor 140 umfaßt einen Festkörper-Stapel 142, der eine innere Bohrung 144 umfaßt, die sich längs durch den Festkörper-Stapel 142 erstreckt. Die Bohrung 144 bildet einen Kraftstoffzufuhrdurchgang 146. Der Kraftstoffzufuhrdurchgang 146 steht in Kraftstoffverbindung mit der Düsennadelkammer 148 über einen zweiten Kraftstoffzufuhrdurchgang 150.
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22 zeigt einen einfachen Hebel für einen mechanischen Verstärker. Mechanische Verstärker verwenden im allgemeinen einen einfachen Hebel, um die Bewegung des Stellglieds zu verstärken. Die Bewegungsverstärkung ist direkt proportional zu dem Verhältnis der Entfernung von dem Berührungspunkt des Nadelventils mit dem Hebel zum Drehpunkt gegenüber der Entfernung von dem Berührungspunkt des Stellglieds mit dem Hebel zum Drehpunkt. Mit Bezug auf 22 ist z. B. ein einfacher Hebel 200 gezeigt. Das Maß der Verstärkung kann auf der Grundlage der folgenden Gleichung bestimmt werden: d2 = (d1 × L2)/L1 (1) wobei:
- L1
- die Entfernung von dem Berührungspunkt 202 des Stellglieds mit dem Hebel zum Drehpunkt 204 ist;
- L2
- die Entfernung von dem Berührungspunkt 206 des Nadelventils mit dem Hebel zum Drehpunkt 204 ist;
- d1
- die senkrechte Entfernung bzw. Strecke ist, über die sich das Stellglied bewegt; und
- d2
- die senkrechte Entfernung bzw. Strecke ist, über die das Nadelventil von dem Verstärker bewegt wird.
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Das Ausmaß der Verstärkung kann angepaßt werden, indem man das Verhältnis L2/L1 ändert.
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Obwohl die oben beschriebenen Ausführungsformen als Kraftstoffabgabesystem beschrieben wurden, versteht es sich, daß die Erfindung auch verwendet werden kann, um ein beliebiges Fluid abzugeben.
