DE10225209A1

DE10225209A1 - Fuel injector for diesel engine, has movable element that abuts with control valve when control valve is lifted by drive such that control chambers are in contact with each other

Info

Publication number: DE10225209A1
Application number: DE2002125209
Authority: DE
Inventors: Hisaharu Takeuchi; Ryo Katsura; Toshio Kondo; Yoshihisa Yamamoto
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-06-07
Filing date: 2002-06-06
Publication date: 2003-01-09
Also published as: JP2002364483A

Abstract

The fuel injector has control chambers (50,51) provided with respective openings, positioned adjacent to a control valve. A movable element (71) abuts with the control valve which is lifted by a drive such that the control chambers are in contact with each other.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für einen Dieselverbrennungsmotor und insbesondere einen verbesserten Aufbau einer derartigen Kraftstoffeinspritzung, die in der Lage ist, die Rate, mit der Kraftstoff zu einem Verbrennungsmotor eingespritzt wird, stufenweise zu modifizieren. The present invention relates generally to one Fuel injection device for a diesel internal combustion engine and in particular an improved structure of such Fuel injection that is capable of the rate at which Fuel is injected to an internal combustion engine to gradually modify.

Von herkömmlichen Kraftstoffeinspritzsystemen für diese Verbrennungsmotoren wird gefordert, schädliche Emissionen von dem Verbrennungsmotor, wie z. B. NOx, HC und Ruß zu verringern. Ebenso ist eine hohe Leistung und ein niedriger Kraftstoffverbrauch erforderlich. Um diese Anforderungen zu erfüllen, sind Kraftstoffeinspritzvorrichtungen vorgesehen, die in der Lage sind, die Rate, bei der der Kraftstoff in den Verbrennungsmotor eingespritzt wird, als eine Funktion eines erforderlichen Betriebszustands des Verbrennungsmotors zu ändern. Das US-Patent Nr. 5,694,903 lehrt eine Bauart einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die aus einer Steuerungskammer, die einen Gegendruck erzeugt, der an einem Nadelventil wirkt, und einem Steuerungsventil besteht, das eine Verbindung zwischen dem Steuerungsventil und einem Niederdruckkraftstoffpfad wahlweise bildet und sperrt, und das arbeitet, um die Fläche (den Flächeninhalt) einer Öffnung des Steuerungsventils zu ändern, um den Druck des Kraftstoffs innerhalb der Steuerungskammer zu ändern, wobei dadurch das Nadelventil stufenweise angehoben wird. From conventional fuel injection systems for this Internal combustion engines are required to cause harmful emissions from the internal combustion engine, such as. B. reduce NOx, HC and soot. Likewise, high performance and low Fuel consumption required. To meet these requirements meet, fuel injectors are provided that are able to control the rate at which the fuel enters the Internal combustion engine is injected as a function of one required operating state of the internal combustion engine to change. U.S. Patent No. 5,694,903 teaches one type of one Fuel injector coming from a control chamber which creates a back pressure that acts on a needle valve, and a control valve that connects between the control valve and a low pressure fuel path optionally forms and locks, and that works to the area (the area) of an opening of the control valve change the pressure of the fuel within the Change control chamber, thereby removing the needle valve is gradually raised.

Die vorstehend genannte Kraftstoffeinspritzvorrichtung hat jedoch das Problem, das der Kraftstoffdruck in der Steuerungskammer üblicherweise eine Änderung in Abhängigkeit der Fläche (des Flächeninhalts) der Öffnung des Steuerungsventils, dem Zustand des Kraftstoffs und/oder der Temperatur des Kraftstoffs ausgesetzt ist, und es dadurch schwierig wird, das Anheben des Nadelventils genau zu steuern. Um dieses Problem zu lösen, können unabhängige Steuerungsventile an Eingangs- und Ausgangsanschlüssen der Steuerungskammer eingebaut werden, wobei das jedoch eine Erhöhung der Abmessung und der Herstellungskosten der Kraftstoffeinspritzvorrichtung ergibt. The above fuel injector has however the problem that the fuel pressure in the Control chamber usually a change depending on the The area of the opening of the control valve, the condition of the fuel and / or the temperature of the Is exposed to fuel, making it difficult for that Controlling lifting of the needle valve precisely. To solve this problem can solve independent control valves on input and Output connections of the control chamber are installed, whereby however, an increase in size and Manufacturing cost of the fuel injector results.

Um sich mit den vorstehend genannten Problemen zu beschäftigen, wird eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung auch vorgeschlagen (beispielsweise das US-Patent Nr. 6,213,098), das aus einem ersten und einem zweiten Kolben, einer ersten und einer zweiten Steuerungskammer, die an oberen Flächen des ersten und des zweiten Kolbens definiert sind, und einem einzelnen Steuerungsventil besteht, die arbeitet, um den Kraftstoffdruck innerhalb der ersten und zweiten Steuerungskammern zu steuern, der an dem ersten und dem zweiten Kolben wirkt. Ein erster Anschluss, der zu der ersten Steuerungskammer führt, ein zweiter Anschluss, der zu der zweiten Steuerungskammer führt, und ein Ablaufanschluss, der zu einem Niederdruckkraftstoffpfad führt, sind vorgesehen, die sich in eine Ventilkammer des Steuerungsventils zum Verbinden der zweiten Steuerungskammer mit dem Hochdruckkraftstoffpfad öffnet. Das Steuerungsventil wird betätigt, um den Ablaufanschluss und den zweiten Anschluss wahlweise zu schließen. Wenn das Steuerungsventil den Ablaufanschluss schließt, werden die Drücke in den ersten und zweiten Steuerungskammern auf einem höheren Niveau gehalten, sodass das Nadelventil Sprühlöcher schließt. Wenn alternativ das Steuerungsventil den zweiten Anschluss schließt, verbleibt der Druck in der zweiten Steuerungskammer unverändert, während sowohl der Ablaufanschluss als auch der erste Anschluss geöffnet werden, um den Druck in der ersten Steuerungskammer zu verringern. Das Nadelventil wird folglich angehoben, bis der erste Kolben an den zweiten Kolben anstößt. Wenn ein Ventilelement des Steuerungsventils auf eine Zwischenhubposition bewegt wird, um sowohl den Ablaufanschluss als auch den zweiten Anschluss zu öffnen, wird verursacht dass die Drücke in den ersten und zweiten Steuerungskammern abfallen. Nachdem der erste Kolben an den zweiten Kolben stößt, wird das Nadelventil weitergehend zusammen mit dem ersten Kolben angehoben. To deal with the above problems, a fuel injector is also proposed (e.g., U.S. Patent No. 6,213,098), which consists of a first and a second piston, a first and a second Control chamber located on top surfaces of the first and the second piston are defined, and a single There is a control valve that works to control the fuel pressure to control within the first and second control chambers that acts on the first and second pistons. A first one Port leading to the first control chamber, a second Port leading to the second control chamber and a Drain port leading to a low pressure fuel path are provided, which are in a valve chamber of the Control valve for connecting the second control chamber with the high pressure fuel path opens. The control valve will operated to the drain port and the second port optionally to close. If the control valve Drain connection closes, the pressures in the first and second control chambers kept at a higher level, so that the needle valve closes spray holes. Alternatively, if that Control valve closes the second connection, the remains Pressure in the second control chamber unchanged while both the drain connection and the first connection are open to the pressure in the first control chamber reduce. The needle valve is consequently raised until the the first piston abuts the second piston. When a Valve element of the control valve to an intermediate stroke position is moved to both the drain port and the second Opening the connection causes the pressures in the first and second control chambers fall off. After the first Piston hits the second piston, the needle valve further raised together with the first piston.

Der vorstehend genannte Aufbau der Kraftstoffeinspritzvorrichtung bringt jedoch den Nachteil mit sich, dass es schwierig ist, das Ventilelement des Steuerungsventils genau auf der Zwischenhubposition zu halten, was folglich eine Instabilität des Anhebens des Nadelventils ergibt, was zu einer unerwünschten Schwankung der zu dem Verbrennungsmotor eingespritzten Kraftstoffmenge führt. The above structure of the However, fuel injector has the disadvantage yourself that it is difficult to control the valve element of the To keep the control valve exactly in the intermediate stroke position, consequently, instability in lifting the needle valve results in an undesirable variation in that to that Internal combustion engine injected fuel quantity leads.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Stands der Technik zu vermeiden. It is therefore an object of the invention to overcome the disadvantages of Avoid prior art.

Es ist des weiteren ein Ziel der Erfindung, einen verbesserten Aufbau einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung zu schaffen, der ausgelegt ist, um ein Nadelventil an mehreren Hubpositionen genau und stabil zu halten. It is a further object of the invention to provide an improved one Building a fuel injector to create the is designed to operate a needle valve at multiple stroke positions to keep accurate and stable.

Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung ist eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung vorgesehen, die bei einem Kraftstoffeinspritzsystem für diese Verbrennungsmotoren eingesetzt werden kann. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist ausgelegt, um die Rate, mit der Kraftstoff zu dem Verbrennungsmotor eingespritzt wird, stufenweise im Ansprechen auf eine Regelungssignal bzw. ein Steuerungssignal zu modifizieren, und weist Folgendes auf: (a) ein Nadelventil, das innerhalb eines Ventilkörpers gleitfähig ist, um ein Sprühloch wahlweise zu öffnen und zu schließen; (b) einen ersten und einen zweiten Kolben, die mit der Nadel ausgerichtet sind, wobei die ersten und zweiten Kolben entlang des Nadelventils bewegt werden; (c) eine erste und eine zweite Steuerungskammer, die darin Kraftstoffdrücke erzeugen, die an den ersten und zweiten Kolben wirken, um das Nadelventil in eine Sprühlochschließrichtung vorzuspannen, in welche das Sprühloch geschlossen wird; (d) ein Steuerungsventil, das ein Ventilelement hat, das innerhalb einer Ventilkammer angeordnet ist, wobei die Ventilkammer mit der ersten Steuerungskammer, der zweiten Steuerungskammer und einem Niederdruckkraftstoffpfad über einen ersten Anschluss, einen zweiten Anschluss bzw. einen Niederdruckanschluss in Verbindung steht; (e) ein bewegbares Element, das bewegbar innerhalb der Ventilkammer angeordnet ist; und (f) ein Betätigungsglied, das arbeitet, um das Ventilelement des Steuerungsventils auf eine erste und eine zweite Ventilposition stufenweise zu bewegen, um die Kraftstoffdrücke in den ersten und zweiten Steuerungskammern, die das Nadelventil in die Sprühlochschließrichtung vorspannen stufenweise zu modifizieren. Auf der ersten Ventilposition ist das Ventilelement des Steuerungsventils an das bewegbare Element angeschlossen und durch dieses gehalten, um die Gesamtheit der Kraftstoffdrücke, die innerhalb der ersten und zweiten Steuerungskammern erzeugt werden, auf ein erstes Niveau, das das Nadelventil auf eine erste Hubposition in eine Sprühlochöffnungsrichtung anhebt, zu verringern, in welche das Sprühloch geöffnet wird. Wenn es zu der zweiten Ventilposition bewegt wird, presst das Ventilelement des Steuerungsventils das bewegbare Element und bewegt dieses, um die Gesamtheit der Kraftstoffdrücke innerhalb der ersten und zweiten Steuerungskammern auf ein zweites Niveau zu verringern, das niedriger als das erste Niveau ist, um das Nadelventil auf eine zweite Hubposition in die Sprühlochöffnungsrichtung anzuheben. In one aspect of the invention, one is Fuel injector provided at a Fuel injection system for these internal combustion engines can be used. The fuel injector is designed to match the rate at which fuel to the Internal combustion engine is injected, gradually in response to a control signal or a control signal modify, and includes: (a) a needle valve that is slidable within a valve body to a spray hole optionally open and close; (b) first and first second pistons that are aligned with the needle, the first and second pistons moved along the needle valve become; (c) first and second control chambers that therein generate fuel pressures at the first and second Pistons act to push the needle valve into a Preload the spray hole closing direction in which the spray hole is closed; (d) a control valve that a Has valve element which is arranged within a valve chamber is, the valve chamber with the first control chamber, the second control chamber and a low pressure fuel path via a first connection, a second connection or a Low pressure port communicates; (e) a movable one Element movably disposed within the valve chamber; and (f) an actuator that operates around the valve element the control valve to a first and a second Gradually move valve position to fuel pressures in the first and second control chambers that are the needle valve Bias gradually in the spray hole closing direction modify. At the first valve position that is Valve element of the control valve to the movable element connected and held by this to the entirety of the Fuel pressures within the first and second Control chambers are created at a first level, which is the Needle valve to a first stroke position in a Spray hole opening direction to decrease, in which the Spray hole is opened. If it is to the second valve position is moved, the valve element of the control valve presses the movable element and moves this to the entirety of the Fuel pressures within the first and second To reduce control chambers to a second level, that is lower than the first level to set the needle valve to one Raise the second stroke position in the spray hole opening direction.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der erste Kolben näher an dem Nadelventil als der zweite Kolben gelegen. Die erste Steuerungskammer ist zwischen dem Nadelventil und dem ersten Kolben definiert. Die zweite Steuerungskammer ist an einer Seite des zweiten Kolbens näher an dem Betätigungsglied definiert. Auf der ersten Ventilposition ist das Ventilelement des Steuerungsventils an das bewegbare Element angestoßen und durch dieses gehalten und bildet eine Verbindung zwischen dem ersten Anschluss und dem Niederdruckanschluss, um den Kraftstoffdruck innerhalb der ersten Steuerungskammer auf ein erste Niveau zu verringern, wobei dadurch das Nadelventil auf die erste Hubposition angehoben wird. Wenn es auf die zweite Ventilposition bewegt wird, presst das Ventilelement des Steuerungsventils das bewegbare Element und bewegt dieses auf einen gegebenen Abstand von der ersten Ventilposition und bildet eine Verbindung zwischen den ersten und zweiten Anschlüssen sowie dem Niederdruckanschluss, um die Kraftstoffdrücke innerhalb der ersten und zweiten Steuerungskammern auf das zweite Niveau zu verringern, wobei dadurch das Nadelventil auf die zweite Hubposition angehoben wird. In the preferred embodiment of the invention, the first is Piston located closer to the needle valve than the second piston. The first control chamber is between the needle valve and the first piston defined. The second control chamber is on one side of the second piston closer to the actuator Are defined. The valve element is in the first valve position of the control valve on the movable element and held by this and forms a connection between the first connection and the low pressure connection to the Fuel pressure within the first control chamber first level decrease, thereby causing the needle valve to open the first stroke position is raised. If it is on the second Valve position is moved, presses the valve element of the Control valve the movable element and moves it on a given distance from the first valve position and forms a connection between the first and second connections as well as the low pressure connection to the fuel pressures within the first and second control chambers reduce second level, thereby opening the needle valve the second stroke position is raised.

Wenn das Betätigungsglied abgeregt wird, sodass das bewegbare Element sich auf der Ausgangsposition befindet, blockiert das bewegbare Element die Verbindung zwischen dem zweiten Anschluss und der Ventilkammer. Wenn das bewegbare Element zusammen mit dem Ventilelement des Steuerungsventils bewegt wird, bildet das bewegbare Element die Verbindung zwischen dem zweiten Anschluss und der Ventilkammer. When the actuator is de-energized, so that the movable Element is in the starting position, this blocks movable element the connection between the second connector and the valve chamber. If the movable element together with the valve element of the control valve is moved, that forms movable element the connection between the second connector and the valve chamber.

Das bewegbare Element kann eine erste und eine zweite Kammer innerhalb der Ventilkammer definieren. Innerhalb der ersten Kammer ist das Ventilelement des Steuerungsventils angeordnet. Die zweite Kammer steht in Verbindung mit einem Hochdruckkraftstoffpfad. Ein Pfad ist an bzw. in dem bewegbaren Element ausgebildet, der mit der ersten und der zweiten Kammer in Verbindung steht und durch Anstoßen des Ventilelements des Steuerungsventils innerhalb des bewegbaren Elements geschlossen wird. The movable element can have a first and a second chamber define within the valve chamber. Within the first Chamber is the valve element of the control valve. The second chamber is in communication with one High-pressure fuel path. A path is on the movable one Element formed with the first and second chambers communicates and by abutting the valve element of the Control valve inside the movable element closed becomes.

Bei einem alternativen Aufbau kann die zweite Kammer mit dem Niederdruckkraftstoffpfad in Verbindung stehen, während die erste Steuerungskammer mit dem Hochdruckkraftstoffpfad in Verbindung stehen kann. In an alternative construction, the second chamber with the Low pressure fuel path communicate while the first control chamber with the high pressure fuel path in Can be connected.

Bei einem weiteren alternativen Aufbau steht die zweite Kammer mit dem Niederdruckkraftstoffpfad in Verbindung. Ein Pfad ist in bzw. an dem bewegbaren Element ausgebildet, der zwischen der ersten Kammer und dem Hochdruckkraftstoffpfad verbindet und durch Anstoßen des Ventilelements des Steuerungsventils mit dem bewegbaren Element geschlossen wird. In a further alternative construction, the second chamber is located associated with the low pressure fuel path. A path is in or formed on the movable member which between the connects the first chamber and the high pressure fuel path and by abutting the valve element of the control valve with the movable element is closed.

Bei einem weiteren alternativen Aufbau hat das bewegbare Element darin einen Pfad ausgebildet, der zwischen der Ventilkammer und dem Hochdruckkraftstoffpfad verbindet und durch Anstoßen des Ventilelements des Steuerungsventils mit dem bewegbaren Element geschlossen wird. Ein zweites Ventilelement ist vorgesehen, das sich mit dem bewegbaren Element verbindet und eine Verbindung zwischen dem zweiten Anschluss und der zweiten Steuerungskammer auf eine Bewegung des bewegbaren Elements hin entlang dem Ventilelement des Steuerungsventils bildet. In a further alternative construction, the movable element formed in a path between the valve chamber and connects the high pressure fuel path and by pushing the Valve element of the control valve with the movable element is closed. A second valve element is provided connects to the movable element and a connection between the second port and the second control chamber upon movement of the movable member along the Valve element of the control valve forms.

Eine Feder kann vorgesehen sein, die arbeitet, um das bewegbare Element in Richtung des Ventilelements des Steuerungsventils vorzuspannen. A spring can be provided that works to move the movable Element in the direction of the valve element of the control valve pretension.

Die vorliegende Erfindung wird vollständig aus der nachstehend angegebenen genaueren Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsbeispiele verstanden werden, die jedoch nicht zum Beschränken der Erfindung auf die spezifischen Ausführungsbeispiele herangezogen werden sollten, sondern die lediglich zum Zweck der Erklärung und des Verständnisses gedacht sind. The present invention is fully apparent from the following given more detailed description and from the attached Understand drawings of preferred embodiments are, however, not to limit the invention to the specific exemplary embodiments should be used, but only for the purpose of explanation and Understanding.

Fig. 1 ist eine Längsschnittansicht, die ein Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt; Fig. 1 is a longitudinal sectional view showing a fuel injection apparatus according to the first embodiment of the invention;

Fig. 2 ist eine Längsschnitteilansicht, die ein Steuerungsventil an einer Ausgangsposition zeigt; Fig. 2 is a partial longitudinal sectional view showing a control valve at a home position;

Fig. 3 ist eine Längsschnitteilansicht, die ein Steuerungsventil zeigt, das zu einer Zwischenhubposition angehoben ist; Fig. 3 is a Längsschnitteilansicht showing a control valve, which is raised to an intermediate position;

Fig. 4 ist eine Längsschnitteilansicht, die ein Steuerungsventil zeigt, das auf eine vollständige Hubposition angehoben ist; Fig. 4 is a partial longitudinal sectional view showing a control valve raised to a full lift position;

Fig. 5(a) ist ein Diagramm, das das Niveau einer Spannung andeutet, die auf ein piezoelektrisches Betätigungsglied zum Steuern des Hubbetrags eines Nadelventils aufzubringen ist; Fig. 5 (a) is a diagram indicating the level of a voltage to be applied to a piezoelectric actuator for controlling the stroke amount of a needle valve;

Fig. 5(b) ist ein Diagramm, das den Hubbetrag eines Steuerungsventils zeigt; Fig. 5 (b) is a diagram showing the lift amount of a control valve;

Fig. 5(c) ist ein Diagramm, das einen Druck innerhalb einer ersten und einer zweiten Steuerungskammer zeigt, der zum Steuern des Hubbetrags eines Nadelventils dient; Fig. 5 (c) is a diagram showing a pressure within first and second control chambers used to control the lift amount of a needle valve;

Fig. 5(d) ist ein Diagramm, das den Hubbetrag eines ersten Kolbens zeigt; Fig. 5 (d) is a diagram showing the lift amount of a first piston;

Fig. 5(e) ist ein Diagramm, das den Hubbetrag eines zweiten Kolbens zeigt; Fig. 5 (e) is a diagram showing the lift amount of a second piston;

Fig. 5(f) ist ein Diagramm, das den Hubbetrag eines Nadelventils zeigt; Fig. 5 (f) is a diagram showing the lift amount of a needle valve;

Fig. 6 ist eine Längsschnitteilansicht, die eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt; Fig. 6 is a Längsschnitteilansicht showing a fuel injection apparatus according to the second embodiment of the invention;

Fig. 7 ist eine Längsschnitteilansicht, die eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt; Fig. 7 is a Längsschnitteilansicht showing a fuel injection apparatus according to the third embodiment of the invention;

Fig. 8 ist eine Längsschnitteilansicht, die eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt; und Fig. 8 is a Längsschnitteilansicht showing a fuel injection apparatus according to the fourth embodiment of the invention; and

Fig. 9 ist eine Längsschnitteilansicht, die eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. Fig. 9 is a Längsschnitteilansicht showing a fuel injection apparatus according to the fifth embodiment of the invention.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen ähnliche Bezugszeichen ähnliche Teile in verschiedenen Ansichten bedeuten, ist insbesondere in Fig. 1 eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die folgende Diskussion wird sich als ein Beispiel auf ein Kraftstoffeinspritzsystem der Common-Rail-Bauart (mit gemeinsamer Leitung) beziehen, bei der die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 für jeden Zylinder eines Dieselverbrennungsmotors vorgesehen ist. Das Common-Rail- Kraftstoffeinspritzsystem hat eine gemeinsame Leitung (Common- Rail), die Kraftstoff sammelt bzw. speichert, der von einem Kraftstofftank zugeführt wird, dessen Druck durch eine Kraftstoffpumpe angehoben ist, die an dem Verbrennungsmotor eingebaut ist. Wenn es erforderlich ist, den Kraftstoff in den Verbrennungsmotor einzuspritzen, wird der in der gemeinsamen Leitung gespeicherte Kraftstoff der Kraftstoffeinspritzvorrichtung unter hohem Druck zugeführt. With reference to the drawings, in which similar reference symbols mean similar parts in different views, a fuel injection device 1 according to the first exemplary embodiment of the invention is shown in particular in FIG. 1. The following discussion will refer to an example of a common rail type fuel injection system in which the fuel injector 1 is provided for each cylinder of a diesel engine. The common rail fuel injection system has a common rail that collects or stores fuel supplied from a fuel tank, the pressure of which is raised by a fuel pump installed on the internal combustion engine. When it is necessary to inject the fuel into the internal combustion engine, the fuel stored in the common line is supplied to the fuel injector under high pressure.

Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 besteht im Wesentlichen aus einem ersten Kolben 21 und einem zweiten Kolben 22, der gleitfähig in einem ersten Gehäuse 10 angeordnet ist, einer ersten Steuerungskammer 50, einer zweiten Steuerungskammer 51 und einem Nadelventil 2. Die erste Steuerungskammer 50 ist zwischen gegenüberliegenden Enden der ersten und zweiten Kolben 21 und 22 definiert. Die zweite Steuerungskammer 51 ist an dem anderen Ende des zweiten Kolbens 22 ausgebildet. Das Nadelventil 2 ist gleitfähig innerhalb eines Ventilkörpers 13 neben dem ersten Gehäuse 10 eingebaut. Der Druck des in den ersten und zweiten Steuerungskammern 50 und 51 gespeicherten Kraftstoffs wird geregelt bzw. gesteuert, um das Nadelventil 2 anzuheben, wobei dadurch eine gewünschte Menge Kraftstoffs aus Sprühlöchern 13a gesprüht wird. The fuel injection device 1 essentially consists of a first piston 21 and a second piston 22 , which is slidably arranged in a first housing 10 , a first control chamber 50 , a second control chamber 51 and a needle valve 2 . The first control chamber 50 is defined between opposite ends of the first and second pistons 21 and 22 . The second control chamber 51 is formed at the other end of the second piston 22 . The needle valve 2 is slidably installed inside a valve body 13 next to the first housing 10 . The pressure of the fuel stored in the first and second control chambers 50 and 51 is controlled to raise the needle valve 2 , thereby spraying a desired amount of fuel from spray holes 13 a.

Der Kraftstoffdruck innerhalb der ersten und zweiten Steuerungskammern 50 und 51 wird durch ein Steuerungsventil 3 gesteuert, das an einem zweiten Gehäuse 11 eingebaut ist. Das Steuerungsventil 3 wird durch ein piezoelektrisches Betätigungsglied geöffnet oder geschlossen. Das zweite Gehäuse 11 ist oberhalb des ersten Gehäuses 10 über eine Platte 39 ausgerichtet. Der Ventilkörper 13 ist neben dem ersten Gehäuse 10 über eine Dichtungsplatte 14 eingebaut. Das erste und das zweite Gehäuse 10 und 11, die Platte 39, die Dichtungsplatte 14 und der Ventilkörper 13 sind innerhalb einer Aufnahmemutter 12 flüssigkeitsdicht angeordnet. The fuel pressure within the first and second control chambers 50 and 51 is controlled by a control valve 3 installed on a second housing 11 . The control valve 3 is opened or closed by a piezoelectric actuator. The second housing 11 is aligned above the first housing 10 via a plate 39 . The valve body 13 is installed next to the first housing 10 via a sealing plate 14 . The first and second housings 10 and 11 , the plate 39 , the sealing plate 14 and the valve body 13 are arranged in a liquid-tight manner within a receiving nut 12 .

Innerhalb der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 erstreckt sich ein Hochdruckkraftstoffpfad 60 in Längsrichtung von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1, öffnet sich an einer oberen Umfangswand des zweiten Gehäuses 2 und steht in Verbindung mit der gemeinsamen Leitung. Der Hochdruckkraftstoffpfad 60 tritt durch die Platte 39, das erste Gehäuse 10 und die Dichtungsplatte 14 und steht an einem unteren Ende davon in Verbindung mit einem Kraftstoffsumpf 16, der in dem Ventilkörper 13 ausgebildet ist. Der Kraftstoffsumpf 16 ist um den Umfang eines Zentralabschnitts kleinen Durchmessers des Nadelventils 2 definiert und erzeugt den Kraftstoffdruck, der das Nadelventil 2 nach oben (insbesondere in die Ventilöffnungsrichtung) vorspannt. Wenn das Nadelventil 2 angehoben wird, um die Sprühlöcher 13a zu öffnen, die in dem Kopf des Ventilkörpers 13 ausgebildet sind, wird der Hochdruckkraftstoff, der von der gemeinsamen Leitung zugeführt wird, dem Verbrennungsmotor über die Sprühlöcher 13a zugeführt. Within the fuel injection device 1 , a high-pressure fuel path 60 extends in the longitudinal direction from the fuel injection device 1 , opens on an upper peripheral wall of the second housing 2 and is connected to the common line. The high pressure fuel path 60 passes through the plate 39 , the first housing 10 and the sealing plate 14 and is in communication at a lower end thereof with a fuel sump 16 formed in the valve body 13 . The fuel sump 16 is defined around the circumference of a central portion of small diameter of the needle valve 2 and generates the fuel pressure that biases the needle valve 2 upward (in particular in the valve opening direction). When the needle valve 2 is raised to open the spray holes 13 a, which are formed in the head of the valve body 13 , the high-pressure fuel that is supplied from the common line, the internal combustion engine is supplied via the spray holes 13 a.

Ein Stab 23 ist an der Dichtungsplatte 14 mit einem oberen Ende des Nadelventils 2 angeordnet. Der Stab 23 hat einen Flansch, der als eine Federaufnahme dient. Eine Schraubenfeder 15 ist um den ersten Kolben 21 an dem Flansch des Stabs 23 angeordnet und spannt das Nadelventil 2 nach unten (insbesondere eine Ventilschließrichtung) über den Stab 23 vor. Der erste Kolben 21 stößt an einem unteren Ende davon an den Flansch des Stabs 23 an. Die erste Steuerungskammer 50 ist zwischen dem oberen Ende des ersten Kolbens 21 und dem unteren Ende des zweiten Kolbens 22 ausgebildet. Die zweite Steuerungskammer 53 ist zwischen dem oberen Ende des zweiten Kolbens 22 und dem unteren Ende der Platte 39 ausgebildet. Die ersten und zweiten Steuerungskammern 50 und 51 erzeugen den Kraftstoff, der an dem ersten und zweiten Kolben 21 und 22 nach unten (insbesondere in die Ventilschließrichtung) wirkt. A rod 23 is arranged on the sealing plate 14 with an upper end of the needle valve 2 . The rod 23 has a flange which serves as a spring seat. A coil spring 15 is arranged around the first piston 21 on the flange of the rod 23 and biases the needle valve 2 downward (in particular a valve closing direction) via the rod 23 . The first piston 21 abuts the flange of the rod 23 at a lower end thereof. The first control chamber 50 is formed between the upper end of the first piston 21 and the lower end of the second piston 22 . The second control chamber 53 is formed between the upper end of the second piston 22 and the lower end of the plate 39 . The first and second control chambers 50 and 51 generate the fuel that acts downward on the first and second pistons 21 and 22 (particularly in the valve closing direction).

Das piezoelektrische Betätigungsglied 4, das innerhalb des zweiten Gehäuses 11 angeordnet ist, hat einen bekannten Aufbau, der aus einem Laminat (einer Schichtung) von Elektrodenschichten und piezoelektrischen Schichten besteht, die zwischen zwei angrenzende der Elektrodenschichten gelegt sind. Das piezoelektrische Betätigungsglied 4 spricht auf ein Spannungssignal an, das von einer (nicht gezeigten) externen Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung eingegeben wird, um sich in seine Längsrichtung auszudehnen oder zusammenzuziehen. Das piezoelektrische Betätigungsglied 4 hat ein oberes Ende 4, das innerhalb des zweiten Gehäuses 11 fixiert ist. Das piezoelektrische Betätigungsglied 4 erzeugt somit einen nach unten weisenden Hub und überträgt diesen auf einen Kolben 41 großen Durchmessers. Der Kolben 41 großen Durchmessers wird durch eine Scheibenfeder 43 nach oben vorgespannt, die innerhalb einer hydraulischen Kammer 43 angeordnet ist, sodass sie der Ausdehnung oder dem Zusammenziehen (insbesondere dem Hub) dem piezoelektrischen Betätigungsglied 4 folgen kann. Die hydraulische Kammer 42 ist zwischen dem Kolben 41 großen Durchmessers und einem Kolben 44 kleinen Durchmessers ausgebildet und arbeitet als eine Hubverstärkungskammer, um den Hub des Kolbens 41 großen Durchmessers in einen Hydraulikdruck umzuwandeln und diesen an dem Kolben 44 kleinen Durchmessers auszuüben, wodurch der Hub des Kolbens 41 großen Durchmessers über den Kolben 44 kleinen Durchmessers verstärkt und ausgegeben wird. Der Verstärkungsgrad des Hubs des Kolbens 41 großen Durchmessers (insbesondere ein Verstärkungsfaktor, der das Verhältnis des Hubs des Kolbens 44 kleinen Durchmessers zu demjenigen des Kolbens 41 großen Durchmessers ist) ist eine Funktion einer Differenz zwischen einer Druckausübungsfläche AH1 des Kolbens 41 großen Durchmessers und einer Druckausübungsfläche AH2 des Kolbens 44 kleinen Durchmessers (insbesondere AH1/AH2). The piezoelectric actuator 4 disposed within the second housing 11 has a known structure consisting of a laminate (layering) of electrode layers and piezoelectric layers sandwiched between two adjacent ones of the electrode layers. The piezoelectric actuator 4 is responsive to a voltage signal input from an external engine control device (not shown) to expand or contract in its longitudinal direction. The piezoelectric actuator 4 has an upper end 4 which is fixed within the second housing 11 . The piezoelectric actuator 4 thus generates a downward stroke and transmits it to a piston 41 of large diameter. The piston 41 of large diameter is biased upward by a disc spring 43 which is arranged within a hydraulic chamber 43 so that it can follow the expansion or contraction (in particular the stroke) of the piezoelectric actuator 4 . The hydraulic chamber 42 is formed between the large diameter piston 41 and a small diameter piston 44 and functions as a stroke boosting chamber to convert the stroke of the large diameter piston 41 to hydraulic pressure and apply it to the small diameter piston 44 , thereby increasing the stroke of the Piston 41 of large diameter is amplified and output via the piston 44 of small diameter. The degree of amplification of the stroke of the large-diameter piston 41 (in particular, a gain factor that is the ratio of the stroke of the small-diameter piston 44 to that of the large-diameter piston 41 ) is a function of a difference between a pressure application area AH1 of the large-diameter piston 41 and a pressure application area AH2 of the piston 44 small diameter (especially AH1 / AH2).

Eine nach oben gerichtete Bewegung des Kolbens 44 kleinen Durchmessers wird durch einen Anschlag 45 begrenzt. Eine Schraubenfeder 46 ist, wie Fig. 2 klar entnehmbar ist, um einen Kolbenstab 47 des Kolbens 44 kleinen Durchmessers innerhalb einer Überströmkammer 48 angeordnet und wirkt, um den Kolben 44 kleinen Durchmessers nach oben vorzuspannen. Die Überströmkammer 48 steht mit einem unteren Ende eines Niederdruckkraftstoffpfads 63 in Verbindung, der sich innerhalb des zweiten Gehäuses 11 erstreckt. Der Niederdruckkraftstoffpfad 63 hat ein oberes Ende (insbesondere einen Auslassanschluss), das sich an der oberen Umfangswand des zweiten Gehäuses 11 öffnet und in Verbindung mit dem Kraftstofftank steht. An upward movement of the piston 44 of small diameter is limited by a stop 45 . A helical spring 46 , as can be clearly seen in FIG. 2, is arranged around a piston rod 47 of the piston 44 of small diameter within an overflow chamber 48 and acts to preload the piston 44 of small diameter upwards. The overflow chamber 48 communicates with a lower end of a low pressure fuel path 63 that extends within the second housing 11 . The low pressure fuel path 63 has an upper end (in particular an outlet port) that opens on the upper peripheral wall of the second housing 11 and is in communication with the fuel tank.

Das Steuerungsventil 3 ist, wie Fig. 2 klar entnehmbar ist, innerhalb eines Abschnitts des zweiten Gehäuses 11 angeordnet, das mit der Platte 39 verbunden ist. Das Steuerungsventil 3 besteht aus einer Ventilkammer 31 und einer Ventilkugel 32. Die Ventilkammer 31 besteht aus einer oberen Kammer 31a und einer unteren Kammer 31b, die durch ein bewegbares Element 71 definiert sind. Die Ventilkugel 32 hat eine hemisphärische Gestalt und ist innerhalb der oberen Kammer 31a angeordnet. Die Ventilkugel 32 wird durch den Kolben 44 kleinen Durchmessers bewegt. Die oberen und unteren Kammern 31a und 31b stehen miteinander über ein Zentralloch 73 in Verbindung, das durch die Mitte des bewegbaren Elements 71 hindurchtritt. Die obere Kammer 31a steht mit der ersten Steuerungskammer 50 jederzeit über einen ersten Kraftstoffpfad 64 in Verbindung. Der erste Kraftstoffpfad 64 hat einen ersten Anschluss 64a, der an einer inneren Seitenwand der oberen Kammer 31a ausgebildet ist. Ein zweiter Kraftstoffpfad 65, der zu der zweiten Steuerungskammer 51 führt, ist in der Platte 39 ausgebildet und hat einen zweiten Anschluss 65a, der an einer inneren Seitenwand der unteren Kammer 31b ausgebildet ist. Die untere Kammer 31b und die zweite Steuerungskammer 51 stehen mit dem Hochdruckkraftstoffpfad 60 über Öffnungen 61 bzw. 66 in Verbindung. As can be clearly seen in FIG. 2, the control valve 3 is arranged within a section of the second housing 11 which is connected to the plate 39 . The control valve 3 consists of a valve chamber 31 and a valve ball 32 . The valve chamber 31 consists of an upper chamber 31 a and a lower chamber 31 b, which are defined by a movable element 71 . The valve ball 32 has a hemispherical shape and is arranged within the upper chamber 31 a. The valve ball 32 is moved by the piston 44 of small diameter. The upper and lower chambers 31a and 31b communicate with each other through a central hole 73 which passes through the center of the movable member 71 . The upper chamber 31 a is connected to the first control chamber 50 at all times via a first fuel path 64 . The first fuel path 64 has a first connection 64 a, which is formed on an inner side wall of the upper chamber 31 a. A second fuel path 65 leading to the second control chamber 51 is formed in the plate 39 and has a second connection 65 a, which is formed on an inner side wall of the lower chamber 31 b. The lower chamber 31b and the second control chamber 51 communicating with the high pressure fuel path 60 through openings 61 and 66 in combination.

Ein Niederdruckanschluss 33, der zu dem Niederdruckkraftstoffpfad 63 über die Überströmkammer 48 führt, öffnet sich in die Oberseite der oberen Kammer 30a und wird wahlweise durch die Ventilkugel 32 geöffnet und geschlossen. Der Kolben 44 kleinen Durchmessers stößt an die Ventilkugel 32 über den Kolbenstab 47 an. Wenn das piezoelektrische Betätigungsglied 4 abgeregt wird, d. h., wenn sich das piezoelektrische Betätigungsglied 4 an einer Position befindet, die in Fig. 2 dargestellt ist, schließt die Ventilkugel 32 den Niederdruckanschluss 33. A low-pressure connection 33 , which leads to the low-pressure fuel path 63 via the overflow chamber 48 , opens into the top of the upper chamber 30 a and is optionally opened and closed by the valve ball 32 . The piston 44 of small diameter abuts the valve ball 32 via the piston rod 47 . When the piezoelectric actuator 4 is de-energized, that is, when the piezoelectric actuator 4 is at a position shown in FIG. 2, the valve ball 32 closes the low pressure port 33 .

Das bewegbare Element 71 hat einen T-förmigen Querschnitt und ist an der unteren Kammer 31 angeordnet, die größer als die obere Kammer 31a hinsichtlich des Durchmessers ist. Das bewegbare Element 71 wird durch eine Schraubenfeder 72 nach oben, die innerhalb der unteren Kammer 31b angeordnet ist, in konstantem Eingriff mit der unteren Fläche 74 des zweiten Gehäuses 11 vorgespannt. An der dargestellten Position schließt das bewegbare Element 74 den zweiten Anschluss 65a des zweiten Kraftstoffpfads 65 an einem Seitenumfang davon, wobei dadurch die Verbindung zwischen der zweiten Steuerungskammer 51 und der Ventilkammer 31 blockiert wird. The movable member 71 has a T-shaped cross section and is arranged on the lower chamber 31 , which is larger than the upper chamber 31 a in terms of diameter. The movable member 71 is biased upward by a coil spring 72 disposed within the lower chamber 31b in constant engagement with the lower surface 74 of the second housing 11 . At the position shown, the movable element 74 closes the second connection 65 a of the second fuel path 65 on one side circumference thereof, whereby the connection between the second control chamber 51 and the valve chamber 31 is blocked.

Bei einem Ausgangszustand der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1, bei dem die Ventilkugel 32 den Niederdruckanschluss 33 schließt, wird Kraftstoff zu der ersten Steuerungskammer 50 über die Öffnung 61, die untere Kammer 31b, das Zentralloch 73, die obere Kammer 31a, den ersten Kraftstoffanschluss 64a und den ersten Kraftstoffpfad 64 zugeführt, so dass der Druck innerhalb der ersten Steuerungskammer 50 auf einem angehobenen Niveau gehalten wird. Der zweite Anschluss 65a wird durch das bewegbare Element 71 geschlossen, so dass der Druck in der zweiten Steuerungskammer 51 auf einem angehobenen Niveau durch den aus der Öffnung 61 zugeführten Kraftstoff gehalten wird. Das Nadelventil 2 wird durch den Kraftstoffdruck in den ersten und zweiten Steuerungskammern 50 und 51 nach unten vorgespannt, der durch die ersten und zweiten Kolben 21 und 22 übertragen wird, und durch den mechanischen Druck, der durch die Feder 15 erzeugt wird, und schließt die Sprühlöcher 13a wie in Fig. 1 dargestellt ist. In an initial state of the fuel injection device 1 , in which the valve ball 32 closes the low-pressure connection 33 , fuel is supplied to the first control chamber 50 via the opening 61 , the lower chamber 31 b, the central hole 73 , the upper chamber 31 a, the first fuel connection 64 a and the first fuel path 64 so that the pressure within the first control chamber 50 is maintained at an elevated level. The second connection 65 a is closed by the movable element 71 , so that the pressure in the second control chamber 51 is maintained at an elevated level by the fuel supplied from the opening 61 . The needle valve 2 is biased downward by the fuel pressure in the first and second control chambers 50 and 51 transmitted by the first and second pistons 21 and 22 and by the mechanical pressure generated by the spring 15 , and closes them Spray holes 13 a as shown in Fig. 1.

Wenn das vierte elektrische Betätigungsglied 4 mit Energie beaufschlagt wird, so dass es sich ausdehnt, wird es verursachen, dass der Kolben 44 kleinen Durchmessers die Ventilkugel 32 anhebt (insbesondere in die nach unten weisende Richtung mit Sicht auf die Fig. 1 und 2), wobei dadurch der Niederdruckanschluss 33 geöffnet wird. Das verursacht, dass der Kraftstoff innerhalb der Steuerungskammer 31 zu dem Niederdruckkraftstoffpfad 63 über die Überströmkammer 48 abgeführt wird. Der Hubbetrag der Ventilkugel 32 hängt von dem Ausdehnungsbetrag des piezoelektrischen Betätigungsglieds 4 ab. Insbesondere wird die Ventilkugel 32 auf einer ersten Hubposition (nachstehend auch als eine Zwischenhubposition bezeichnet) gehalten, an der die Ventilkugel 32 in Berührung mit dem bewegbaren Element 71 steht, um das Zentralloch 73 zu schließen, oder an einer zweiten Hubposition (auch als eine vollständige Hubposition bezeichnet), an der die Ventilkugel 32 das bewegbare Element 71 nach unten presst, um den zweiten Anschluss 65a des zweiten Kraftstoffpfads 65 zu öffnen. If the fourth electrical actuator 4 is energized to expand, it will cause the small diameter piston 44 to lift the valve ball 32 (particularly in the downward direction with a view of FIGS . 1 and 2), whereby the low pressure port 33 is opened. This causes the fuel inside the control chamber 31 to be discharged to the low pressure fuel path 63 via the overflow chamber 48 . The stroke amount of the valve ball 32 depends on the amount of expansion of the piezoelectric actuator 4 . In particular, the valve ball 32 is held at a first stroke position (hereinafter also referred to as an intermediate stroke position) at which the valve ball 32 is in contact with the movable member 71 to close the central hole 73 , or at a second stroke position (also as a complete one Stroke position), at which the valve ball 32 presses the movable member 71 down to open the second port 65 a of the second fuel path 65 .

Wenn die Ventilkugel 32 zu der ersten Hubposition angehoben wird, wie in Fig. 3 gezeigt ist, stößt eine flache bzw. ebene Endfläche der Ventilkugel 32 an das bewegbare Element 71 an, wobei dadurch das Zentralloch 73 geschlossen wird, um die Verbindung zwischen den oberen und den unteren Kammern 31a und 31b zu schließen. Das verursacht, dass der Unterdruckanschluss 33 geöffnet wird, was folglich zu einem Druckabfall innerhalb der ersten Steuerungskammer 50 führt, die zu der oberen Kammer 31a über den ersten Anschluss 64a und den ersten Kraftstoffpfad 64 führt. Das bewegbare Element 71 verbleibt auf der Ausgangsposition, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Der zweite Kraftstoffpfad 65 verbleibt somit geschlossen, so dass der Druck in der zweiten Steuerungskammer 51 auf dem angehobenen Niveau gehalten ist. Daher wird ein Gesamtdruck, der das Nadelventil 2 in die Ventilschließrichtung vorspannt, niedriger als der Kraftstoffdruck innerhalb des Kraftstoffsumpfs 16, der an dem Nadelventil 2 in die Ventilöffnungsrichtung wirkt, wobei dadurch verursacht wird, dass das Nadelventil 2 gemeinsam mit dem ersten Kolben 21 angehoben wird. Beim Anstoßen des oberen Endes des ersten Kolben 21 an dem unteren Ende des zweiten Kolbens 22 hält das Nadelventil 2 an. Insbesondere wird das Nadelventil 2 um einen Abstand h1 angehoben, wie in Fig. 1 gezeigt ist, und an einer Zwischenhubposition gehalten. When the valve ball 32 is raised to the first stroke position, as shown in Fig. 3, a flat end surface of the valve ball 32 abuts the movable member 71 , thereby closing the central hole 73 to make the connection between the upper ones and to close the lower chambers 31 a and 31 b. This causes the vacuum port 33 to be opened, which consequently leads to a pressure drop within the first control chamber 50 , which leads to the upper chamber 31 a via the first port 64 a and the first fuel path 64 . The movable member 71 remains in the home position as shown in FIG. 2. The second fuel path 65 thus remains closed, so that the pressure in the second control chamber 51 is kept at the raised level. Therefore, a total pressure that biases the needle valve 2 in the valve closing direction becomes lower than the fuel pressure within the fuel sump 16 that acts on the needle valve 2 in the valve opening direction, causing the needle valve 2 to be lifted together with the first piston 21 , When the upper end of the first piston 21 abuts the lower end of the second piston 22 , the needle valve 2 stops. In particular, the needle valve 2 is raised by a distance h1, as shown in FIG. 1, and held at an intermediate stroke position.

Als nächstes wird eine Erhöhung des Niveaus der Spannung, die auf das piezoelektrische Betätigungsglied 4 aufgebracht wird, verursacht, die die Ventilkugel 32 das bewegbare Element 71 nach unten gegen den mechanischen Druck der Schraubenfeder 72 presst. Wenn die Ventilkugel 32 die zweite Hubposition (insbesondere die vollständige Hubposition) erreicht, wird der zweite Anschluss 65a, wie klar in Fig. 4 gezeigt ist, geöffnet, wobei dadurch die Verbindung zwischen der zweiten Steuerungskammer 51 und dem Niederdruckanschluss 33 durch den zweiten Kraftstoffpfad 65 und die obere Kammer 31a gebildet wird, so dass der Druck in der zweiten Steuerungskammer 51 abfällt. Die erste Steuerungskammer 50, wie in Fig. 3, steht mit der oberen Kammer 31a über den ersten Anschluss 64a und den ersten Kraftstoffpfad 64 in Verbindung und wird hinsichtlich des Drucks auf einem niedrigeren Niveau gehalten. Das Nadelventil 2 wird folglich von der Zwischenhubposition bewegt, während sich der zweite Kolben 22 über den ersten Kolben 21 anhebt. Beim Anstoßen des oberen Endes des Nadelventils 2 an dem unteren Ende der Dichtungsplatte 14 hält das Nadelventil 2 an. Insbesondere wird das Nadelventil 2 bis zu einem Abstand h2 angehoben, wie in Fig. 1 gezeigt ist, und an einer vollständig angehobenen Position gehalten. Der Betrieb der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 5(a) bis 5(f) beschrieben. Next, an increase in the level of the voltage applied to the piezoelectric actuator 4 is caused which the valve ball 32 presses the movable member 71 down against the mechanical pressure of the coil spring 72 . When the valve ball 32 reaches the second stroke position (in particular, the full stroke position), the second terminal 65 is a, as clearly shown in Fig. 4 is shown opened, thereby the connection between the second control chamber 51 and the low pressure port 33 through the second fuel path 65 and the upper chamber 31 a is formed, so that the pressure in the second control chamber 51 drops. The first control chamber 50 , as in FIG. 3, communicates with the upper chamber 31 a via the first connection 64 a and the first fuel path 64 and is kept at a lower level with regard to the pressure. The needle valve 2 is consequently moved from the intermediate stroke position while the second piston 22 rises above the first piston 21 . When the upper end of the needle valve 2 abuts the lower end of the sealing plate 14 , the needle valve 2 stops. Specifically, the needle valve 2 is raised to a distance h2 as shown in FIG. 1 and held at a fully raised position. The operation of the fuel injection device 1 will be described below with reference to FIGS. 5 (a) to 5 (f).

Die (nicht gezeigte) Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung berechnet die Rate, mit der der Kraftstoff zu dem Motor einzuspritzen ist, als eine Funktion einer erforderlichen Verbrennungsmotorlast, um einen erforderlichen Hubbetrag des Nadelventils 2 zu ermitteln, und ermittelt das Spannungsniveau, das auf das piezoelektrische Betätigungsglied 4 entsprechend dem erforderlichen Hubbetrag des Nadelventils 2 aufgebracht werden soll. Die Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung gibt die ermittelte Spannung aus, um das piezoelektrische Betätigungsglied 4 zu laden. The engine control device (not shown) calculates the rate at which the fuel is to be injected to the engine as a function of a required engine load to determine a required lift amount of the needle valve 2 , and determines the voltage level applied to the piezoelectric actuator 4 accordingly required stroke amount of the needle valve 2 is to be applied. The engine control device outputs the detected voltage to charge the piezoelectric actuator 4 .

Wenn es erforderlich ist, wie in Fig. 5(f) gezeigt ist, das Nadelventil 2 auf den Abstand h1 nach oben auf die Zwischenhubposition anzuheben, erzeugt die Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung, wie in Fig. 5(a) gezeigt ist, die Spannung eines Niveaus V1, um das piezoelektrische Betätigungsglied 4 einem geringeren Ausdehnungsbetrag zu unterziehen. Bei einer derartigen Ausdehnung des piezoelektrischen Betätigungsglieds 4 wird der Kolben 41 großen Durchmessers, wie in Fig. 4 gezeigt ist, gegen den mechanischen Druck der Scheibenfeder 43 nach unten bewegt, um den Kraftstoffdruck innerhalb der hydraulischen Kammer 42 anzuheben. Das verursacht, dass sich der Kolben 44 kleinen Durchmessers nach unten gegen den mechanischen Druck der Feder 46 bewegt, um die Ventilkugel 32 zu schieben, wobei dadurch sich der Niederdruckanschluss 33 öffnet. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, wird die Ventilkugel 32 um einen Abstand H1 bewegt. As shown in FIG. 5 (f), when it is necessary to raise the needle valve 2 up to the intermediate stroke position by the distance h1, the engine control device generates the voltage of a level V1 as shown in FIG. 5 (a) to subject the piezoelectric actuator 4 to a smaller amount of expansion. With such expansion of the piezoelectric actuator 4 , the large-diameter piston 41 , as shown in FIG. 4, is moved downward against the mechanical pressure of the disc spring 43 to raise the fuel pressure within the hydraulic chamber 42 . This causes the small diameter piston 44 to move downward against the mechanical pressure of the spring 46 to push the valve ball 32 , thereby opening the low pressure port 33 . As shown in FIG. 3, the valve ball 32 is moved by a distance H1.

Der mechanische Druck der Feder 72, der das bewegbare Element 71 nach oben vorspannt, ist größer als der Druck, der durch die Ausdehnung des piezoelektrischen Betätigungsglieds 4 erzeugt wird, der an der Ventilkugel 32 wirkt. Das bewegbare Element 71 verbleibt folglich an der Ausgangsposition. Die Ventilkugel 32 wird durch das bewegbare Element 71 an der ersten Hubposition (insbesondere der Zwischenhubposition) gehalten. Das bewirkt die Verbindung zwischen der Ventilkammer 31 und dem Niederdruckanschluss 33 und dem ersten Anschluss 64a, der zu der ersten Steuerungskammer 50 führt. Der zweite Anschluss 65a, der zu der zweiten Steuerungskammer 51 führt, verbleibt durch das bewegbare Element 71 geschlossen. Die erste Steuerungskammer 50 steht in Verbindung mit dem Niederdruckkraftstoffpfad 63 über die Ventilkammer 31, wobei somit verursacht wird, dass der Druck PC1, wie in Fig. 5(c) gezeigt ist, in der ersten Steuerungskammer 50 abfällt. Wenn der Druck, der das Nadelventil 2 nach unten vorspannt, sich auf unterhalb von demjenigen verringert, der das Nadelventil 2 nach oben vorspannt, leitet er das Anheben des Nadelventils 2 ein, um den Kraftstoff aus den Sprühlöchern 13a zu sprühen. The mechanical pressure of the spring 72 , which biases the movable element 71 upwards, is greater than the pressure which is generated by the expansion of the piezoelectric actuator 4 , which acts on the valve ball 32 . The movable member 71 thus remains at the home position. The valve ball 32 is held by the movable element 71 at the first stroke position (in particular the intermediate stroke position). This causes the connection between the valve chamber 31 and the low pressure port 33 and the first port 64 a, which leads to the first control chamber 50 . The second connection 65 a, which leads to the second control chamber 51 , remains closed by the movable element 71 . The first control chamber 50 communicates with the low pressure fuel path 63 via the valve chamber 31 , thereby causing the pressure PC1 in the first control chamber 50 to drop as shown in FIG. 5 (c). If the pressure that biases the needle valve 2 down decreases to below that that biases the needle valve 2 upward, it initiates the lifting of the needle valve 2 to spray the fuel from the spray holes 13 a.

Das Nadelventil 2 schiebt den ersten Kolben 21, wie in Fig. 5(d) gezeigt ist, über den Stab 23 nach oben, aber der Druck PC2 in der zweiten Steuerungskammer 51 wird auf dem hohen Niveau gehalten, so dass sich das Nadelventil 2 auf den Abstand h1 bewegt und beim Anstoßen des ersten Kolbens 21 mit dem zweiten Kolben 22 anhält. Der Kraftstoffdruck in der zweiten Steuerungskammer 51, der einem Nadelventil 2 in die Ventilschließrichtung wirkt, ist größer als derjenige, der das Nadelventil 2 in die Ventilöffnungsrichtung vorspannt, so dass das Nadelventil 2 an der ersten Hubposition gehalten wird. The needle valve 2 pushes the first piston 21 upward over the rod 23 as shown in FIG. 5 (d), but the pressure PC2 in the second control chamber 51 is kept at the high level, so that the needle valve 2 is opened moves the distance h1 and stops when the first piston 21 hits the second piston 22 . The fuel pressure in the second control chamber 51, which acts a needle valve 2 in the valve closing direction, is larger than that which biases the needle valve 2 in the valve opening direction, so that the needle valve 2 at the first stroke position is maintained.

Wenn es erforderlich ist, wie in Fig. 5(f) gezeigt ist, das Nadelventil 2 auf den Abstand h2 nach oben auf die vollständige Hubposition anzuheben, erzeugt die Verbrennungsmotorsteuerung, wie in Fig. 5(a) gezeigt ist, die Spannung eines Niveaus V2 (>V1), um das piezoelektrische Betätigungsglied 4 einem größeren Ausdehnungsbetrag zu unterziehen. Bei einer solchen Ausdehnung des piezoelektrischen Betätigungsglieds 4 wird der Kolben 41 großen Durchmessers, wie in Fig. 1 gezeigt ist, gegen den mechanischen Druck der Scheibenfeder 43 nach unten bewegt, um den Kraftstoffdruck innerhalb der hydraulischen Kammer 42 anzuheben. Das verursacht, dass sich der Kolben 44 kleinen Durchmessers gegen den mechanischen Druck der Feder 46 nach unten bewegt, um die Ventilkugel 32 zu schieben. Das verursacht, dass der Druck PC1 in der ersten Steuerungskammer 50, wie in Fig. 5(c) gezeigt ist, abfällt, um das Nadelventil 2 nach oben gemeinsam mit dem ersten Kolben 21 anzuheben, wie in Fig. 5(d) gezeigt ist, wobei dadurch der Kraftstoff aus den Sprühlöchern 13a gesprüht wird. Wenn sich die Ventilkugel 32, wie in Fig. 5(b) gezeigt ist, auf den Abstand H1 bewegt, stößt sie an das bewegbare Element 71 an, wie vorstehend beschrieben ist, und hält an. Wenn der Druck, der durch die Ausdehnung des piezoelektrischen Betätigungsglieds 4 erzeugt wird, der an der Ventilkugel 32 wirkt, den mechanischen Druck der Feder 72 übersteigt, wird das verursachen, dass sich das bewegbare Element 71 gegen den Druck der Feder 72 nach unten bewegt. Insbesondere bewegt sich die Ventilkugel 32, wie in Fig. 4 gezeigt ist, auf den Abstand H2, wobei somit verursacht wird, dass der zweite Anschluss 65a geöffnet wird. As shown in Fig. 5 (f), when it is necessary to raise the needle valve 2 up to the full stroke position by the distance h2, the engine controller generates the tension of a level as shown in Fig. 5 (a) V2 (> V1) to subject the piezoelectric actuator 4 to a larger amount of expansion. With such expansion of the piezoelectric actuator 4 , the large-diameter piston 41 , as shown in FIG. 1, is moved downward against the mechanical pressure of the disc spring 43 to raise the fuel pressure within the hydraulic chamber 42 . This causes the small diameter piston 44 to move downward against the mechanical pressure of the spring 46 to push the valve ball 32 . This causes the pressure PC1 in the first control chamber 50 to drop, as shown in FIG. 5 (c), to lift the needle valve 2 upward together with the first piston 21 , as shown in FIG. 5 (d) , whereby the fuel is sprayed from the spray holes 13 a. As shown in Fig. 5 (b), when the valve ball 32 moves to the distance H1, it abuts against the movable member 71 as described above and stops. If the pressure generated by the expansion of the piezoelectric actuator 4 acting on the valve ball 32 exceeds the mechanical pressure of the spring 72 , this will cause the movable member 71 to move downward against the pressure of the spring 72 . In particular, as shown in FIG. 4, the valve ball 32 moves to the distance H2, thereby causing the second port 65a to be opened.

Insbesondere steht der Niederdruckanschluss 33, der erste Anschluss 64a und der zweite Anschluss 65a mit der Ventilkammer 31 in Verbindung, so dass sowohl die erste Steuerungskammer 50 als auch die zweite Steuerungskammer 51 mit dem Niederdruckkraftstoffpfad 63 über die Ventilkammer 31 in Verbindung stehen, wobei somit verursacht wird, dass der Druck PC2 in der zweiten Steuerungskammer 51 abfällt, um den Kraftstoffdruck zu verringern, der an dem zweiten Kolben 22 nach unten wirkt. Das Nadelventil 2 schiebt somit den zweiten Kolben 22, wie in Fig. 5(e) gezeigt ist, über den ersten Kolben 21 nach oben. Wenn das Nadelventil 2 sich auf den Abstand h2 bewegt, stößt es an seinem oberen Ende an das untere Ende der Dichtungsplatte 14 an und hält an. In particular, the low-pressure connection 33 , the first connection 64 a and the second connection 65 a are connected to the valve chamber 31 , so that both the first control chamber 50 and the second control chamber 51 are connected to the low-pressure fuel path 63 via the valve chamber 31 , whereby thus causing the pressure PC2 in the second control chamber 51 to drop to decrease the fuel pressure acting down on the second piston 22 . The needle valve 2 thus pushes the second piston 22 upward over the first piston 21 as shown in FIG. 5 (e). When the needle valve 2 moves to the distance h2, it abuts the lower end of the seal plate 14 at its upper end and stops.

Die auf das piezoelektrische Betätigungsglied 4 aufgebrachte Spannung kann, wie auf der rechten Seite von Fig. 5(a) gezeigt ist, zwischen den Niveaus V1 und V2 während des Einspritzens des Kraftstoffs in den Verbrennungsmotor geschaltet werden. Wenn es beispielsweise erforderlich ist, die Kraftstoffeinspritzrate zu erhöhen, nachdem das Nadelventil 2 auf die Zwischenhubposition angehoben wurde, schaltet die Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung, die auf das piezoelektrische Betätigungsglied 4 aufgebrachte Spannung von dem Niveau V1 auf das Niveau V2, um das Nadelventil 2 weitergehend auf die vollständige Hubposition anzuheben. Wenn es dagegen erforderlich ist, die Kraftstoffeinspritzrate zu verringern, nachdem das Nadelventil 2 auf die vollständige Hubposition angehoben wurde, schaltet die Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung die auf das piezoelektrische Betätigungsglied 4 aufgebrachte Spannung von dem Niveau V2 auf das Niveau V1, um das Nadelventil 2 nach unten auf die Zwischenhubposition zu bewegen. The voltage applied to the piezoelectric actuator 4 can be switched between levels V1 and V2 as the fuel is injected into the internal combustion engine, as shown on the right side of FIG. 5 (a). For example, if it is necessary to increase the fuel injection rate after the needle valve 2 is raised to the intermediate stroke position, the engine control device switches the voltage applied to the piezoelectric actuator 4 from the V1 level to the V2 level to further advance the needle valve 2 to the full Lifting position. On the other hand, when it is necessary to decrease the fuel injection rate after the needle valve 2 is raised to the full lift position, the engine control device switches the voltage applied to the piezoelectric actuator 4 from the V2 level to the V1 level to the needle valve 2 down to To move the intermediate stroke position.

Wie es aus der vorstehenden Diskussion erkennbar ist, ist die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 dieses Ausführungsbeispiels ausgelegt, so dass es das bewegbare Element 71 hat, das innerhalb der Ventilkammer 31 angeordnet ist, so dass die Ventilkugel 32 an das bewegbare Element 71 anstößt, wenn sie die erste Hubposition erreicht (insbesondere die Zwischenhubposition). Das ermöglicht, dass die Ventilkugel 32 auf der ersten Hubposition genau durch Steuern der auf das piezoelektrische Betätigungsglied 4 aufgebrachten Spannung gehalten wird. Insbesondere stellt die Verwendung der einzelnen Ventilkugel 32 die Stabilität der Steuerung der Kraftstoffdrücke in den zwei Steuerungskammern sicher: die erste und die zweite Steuerungskammer 50 und 51 erzielen folglich genau eine gewünschte Einspritzrate des Kraftstoffs in den Verbrennungsmotor. As can be seen from the above discussion, the fuel injection device 1 of this embodiment is designed to have the movable member 71 disposed inside the valve chamber 31 so that the valve ball 32 abuts the movable member 71 when the first one Stroke position reached (especially the intermediate stroke position). This enables the valve ball 32 to be held at the first stroke position precisely by controlling the voltage applied to the piezoelectric actuator 4 . In particular, the use of the single valve ball 32 ensures the stability of the control of the fuel pressures in the two control chambers: the first and the second control chambers 50 and 51 consequently achieve exactly a desired injection rate of the fuel into the internal combustion engine.

Fig. 6 zeigt eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das von dem ersten Ausführungsbeispiel dahingehend verschieden ist, dass ein Kraftstoffpfad 34 ausgebildet ist, der sich zwischen der unteren Kammer 31a der Ventilkammer 31 und der Überströmkammer 48 erstreckt, der zu dem Niederdruckkraftstoffpfad 63 anstelle des Zentrallochs 73 führt, das zwischen den oberen und den unteren Kammern 31a und 31b der Ventilkammer 31 verbindet, und dass eine Öffnung 67 zwischen der ersten Steuerungskammer 50 und dem Hochdruckkraftstoffpfad 60 ausgebildet ist. Die anderen Anordnungen sind identisch und ihre genaue Erklärung wird an dieser Stelle weggelassen. Fig. 6 shows a fuel injection device according to the second embodiment of the invention, which is different from the first embodiment in that a fuel path 34 is formed, which extends between the lower chamber 31 a of the valve chamber 31 and the overflow chamber 48 , which leads to the low-pressure fuel path 63 instead of the central hole 73 , which connects between the upper and lower chambers 31 a and 31 b of the valve chamber 31 , and that an opening 67 is formed between the first control chamber 50 and the high pressure fuel path 60 . The other arrangements are identical and their detailed explanation is omitted here.

Wenn die Ventilkugel 32 das bewegbare Element 71 schiebt und sich auf die zweite Hubposition bewegt (insbesondere auf die vollständige Hubposition), wird der Kraftstoff innerhalb der unteren Kammer 31b über den Kraftstoffpfad 34 abgelassen, so dass der Druck in der unteren Kammer 31b abfällt. Somit wird der Druck in dem Hochdruckkraftstoffpfad 60 nicht an der Ventilkugel 32, wobei dadurch gestartet wird, dass das Spannungsniveau zum Energiebeaufschlagen des piezoelektrischen Betätigungsglieds verringert wird. When the valve ball 32 pushes the movable element 71 and to the second stroke position (in particular to the full stroke position), the fuel within the lower chamber 31 b through the fuel path 34 discharged, so that the pressure in the lower chamber 31b decreases , Thus, the pressure in the high pressure fuel path 60 will not be on the valve ball 32 , starting by reducing the voltage level for energizing the piezoelectric actuator.

Fig. 7 zeigt eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 7 shows a fuel injector according to the third embodiment of the invention.

Das bewegbare Element 71 besteht aus einem Zylinder mit einer abgeschrägten Wand. Das bewegbare Element 71 ist gleitfähig an seiner unteren Hälfte entlang einer inneren Wand der unteren Kammer 31b und hat das Zentralloch 73 mit einer L-Gestalt. Das Zentralloch 73 steht an einem oberen Ende mit der oberen Kammer 31a und an einem unteren Ende davon mit der Öffnung 61 in Verbindung. Die untere Kammer 31b ist mit der Überströmkammer 48 über den Kraftstoffpfad 34 verbunden. Die anderen Anordnungen sind identisch mit denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels und ihre genau Erklärung wird an dieser Stelle weggelassen. The movable member 71 consists of a cylinder with a tapered wall. The movable member 71 is slidably b on its lower half along an inner wall of the lower chamber 31 and has the center hole 73 having an L-shape. The central hole 73 is at an upper end with the upper chamber 31 a and at a lower end thereof with the opening 61 in connection. The lower chamber 31 b is connected to the overflow chamber 48 via the fuel path 34 . The other arrangements are identical to those of the first embodiment and their detailed explanation is omitted here.

Fig. 8 zeigt eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 8 shows a fuel injection device according to the fourth embodiment of the invention.

Das bewegbare Element 71 mit einem T-förmigen Querschnitt ist innerhalb einer unteren Hälfte der Ventilkammer 31 eingebaut, die nicht in die obere und die untere Kammer 31a und 31b geteilt ist. Das bewegbare Element 71 ist von der inneren Wand der Ventilkammer 31 durch einen vorgegebenen Spalt beabstandet bzw. getrennt. Das bewegbare Element 71 hat einen unteren Abschnitt, der sich durch die Platte 39 erstreckt und mit einer Ventilscheibe 75 verbunden ist, die an der oberen Wand der zweiten Steuerungskammer 51 eingebaut ist. Die Platte 39 hat darin einen zweiten Kraftstoffpfad 65 ausgebildet, der sich zwischen dem Boden (Unterseite) der Ventilkammer und der oberen Wand der zweiten Steuerungskammer 51 erstreckt. Die Ventilscheibe 75 schließt einen Anschluss 65b des zweiten Kraftstoffpfads 65, der sich in die zweite Steuerungskammer 51 öffnet. Der zweite Anschluss 65a des zweiten Kraftstoffpfads 65 öffnet sich in die Ventilkammer 31 zu jeder Zeit. The movable member 71 with a T-shaped cross section is installed within a lower half of the valve chamber 31 , which is not divided into the upper and lower chambers 31 a and 31 b. The movable member 71 is spaced from the inner wall of the valve chamber 31 by a predetermined gap. The movable member 71 has a lower portion that extends through the plate 39 and is connected to a valve disk 75 installed on the upper wall of the second control chamber 51 . The plate 39 has a second fuel path 65 formed therein that extends between the bottom (bottom) of the valve chamber and the top wall of the second control chamber 51 . The valve disk 75 closes a connection 65 b of the second fuel path 65 , which opens into the second control chamber 51 . The second port 65 a of the second fuel path 65 opens into the valve chamber 31 at all times.

Wenn die Ventilkugel 32 angehoben ist, um den Niederdruckanschluss 33 zu öffnen, stößt sie an das bewegbare Element 71 an der ersten Hubposition. Wenn die Ventilkugel 32 weitergehend bewegt wird, schiebt sie das bewegbare Element 71 nach unten, um die Ventilscheibe 75 aus einem Eingriff mit der unteren Endfläche der Platte 39 zu bewegen, wobei dadurch eine Verbindung zwischen der Ventilkammer 31 und der zweiten Steuerungskammer 51 durch den zweiten Kraftstoffpfad 65 erzielt wird. Die anderen Anordnungen und der Betrieb ist identisch mit denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels, und ihre genaue Erklärung wird an dieser Stelle weggelassen. When the valve ball 32 is raised to open the low pressure port 33 , it abuts the movable member 71 at the first stroke position. When the valve ball 32 is moved further, it pushes the movable member 71 downward to move the valve disk 75 out of engagement with the lower end surface of the plate 39 , thereby communicating between the valve chamber 31 and the second control chamber 51 through the second Fuel path 65 is achieved. The other arrangements and operations are identical to those of the first embodiment, and their detailed explanation is omitted here.

Fig. 9 zeigt eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 9 shows a fuel injection device according to the fifth embodiment of the invention.

Das bewegbare Element 71 besteht aus einem Zylinder. Ein oberer Abschnitt des bewegbaren Elements 71 ist innerhalb der Ventilkammer 31 angeordnet, während ein unterer Abschnitt davon sich durch die Platte 39 und die zweite Steuerungskammer 51 in die Federkammer 76 des zweiten Kolbens 22 gleitfähig erstreckt. Innerhalb der Federkammer 76 ist die Schraubenfeder 72 angeordnet. Die Federkammer 76 steht mit dem Niederdruckkraftstoffpfad 63 über den Kraftstoffpfad 34 in Verbindung. Das bewegbare Element 71 hat einen Zentralflansch 71a, der an die untere Endfläche der Platte 39 anstößt und als ein Anschlag, durch den eine nach oben gerichtet Bewegung des bewegbaren Elements 71 beschränkt wird, und ebenso als ein Ventil wirkt, um eine Verbindung zwischen der Ventilkammer 31 und der zweiten Steuerungskammer 51 wahlweise zu bilden und zu blockieren. Das bewegbare Element 71 hat einen Abschnitt 71b kleinen Durchmessers, der oberhalb von dem Flansch 71a ausgebildet ist, der den zweiten Kraftstoffpfad 65 zwischen sich selbst und der inneren Wand der Platte 39 definiert. Die ersten Steuerungskammer 50 steht mit dem Hochdruckkraftstoffpfad 60 über die Öffnung 67 in Verbindung. The movable element 71 consists of a cylinder. An upper portion of the movable member 71 is disposed inside the valve chamber 31 , while a lower portion thereof slidably extends through the plate 39 and the second control chamber 51 into the spring chamber 76 of the second piston 22 . The coil spring 72 is arranged within the spring chamber 76 . The spring chamber 76 communicates with the low pressure fuel path 63 via the fuel path 34 . The movable member 71 has a central flange 71 a, which abuts the lower end surface of the plate 39 and acts as a stop by which an upward movement of the movable member 71 is restricted, and also acts as a valve to establish a connection between the Valve chamber 31 and the second control chamber 51 selectively form and block. The movable member 71 has a portion 71 b of small diameter, which is formed above the flange 71 a, which defines the second fuel path 65 between itself and the inner wall of the plate 39 . The first control chamber 50 communicates with the high pressure fuel path 60 through the opening 67 .

Wenn die Ventilkugel 32 angehoben wird, um den Niederdruckanschluss 33 zu öffnen, stößt er an das bewegbare Element 71 an der ersten Hubposition an. Wenn die Ventilkugel 32 weitergehend bewegt wird, schiebt sie das bewegbare Element 71 nach unten, um den Zentralflansch 71a aus einem Eingriff mit der unteren Endfläche der Platte 39 zu bewegen, wobei dadurch die Verwendung zwischen der Ventilkammer 31 und der zweiten Steuerungskammer 51 durch den zweiten Kraftstoffpfad 65 gebildet wird. Die anderen Anordnungen und Betriebe sind mit denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels identisch, und ihre genaue Erklärung wird an dieser Stelle weggelassen. When the valve ball 32 is raised to open the low pressure port 33 , it abuts the movable member 71 at the first stroke position. When the valve ball 32 is moved further, it pushes the movable member 71 down to move the central flange 71 a out of engagement with the lower end surface of the plate 39 , thereby the use between the valve chamber 31 and the second control chamber 51 by the second fuel path 65 is formed. The other arrangements and operations are identical to those of the first embodiment, and their detailed explanation is omitted here.

Während die Erfindung mittels bevorzugter Ausführungsbeispiele zum Vereinfachen ihres besseren Verständnisses offenbart ist, ist es offensichtlich, dass die Erfindung auf verschiedenen Wegen ohne Abweichen von dem Grundgedanken der Erfindung ausgeführt werden kann. Daher sollte die Erfindung so»verstanden werden, dass sie alle möglichen Ausführungsbeispiele und Abwandlungen zu den gezeigten Ausführungsbeispielen einschließt, die ohne Abweichen von dem Grundgedanken der Erfindung ausgeführt werden kann, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist. While the invention by means of preferred embodiments is disclosed to facilitate their better understanding, it is obvious that the invention is based on different Because without deviating from the basic idea of the invention can be executed. The invention should therefore be understood in this way be that they have all possible embodiments and Includes modifications to the exemplary embodiments shown, the without departing from the spirit of the invention can be carried out as in the appended claims is defined.

Es ist somit die Kraftstoffeinspritzvorrichtung vorgesehen, die bei einem Kraftstoffeinspritzsystem für Dieselverbrennungsmotoren eingesetzt werden kann. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung besteht im Wesentlichen aus dem ersten und einem zweiten Kolben, die entlang einem Nadelventil bewegbar sind, der ersten und der zweiten Steuerungskammer, in denen Kraftstoffdrücke erzeugt werden, die an den ersten und zweiten Kolben wirken, um das Nadelventil zum Schließen eines Sprühlochs vorzuspannen, dem Steuerungsventil, das das Ventilelement innerhalb einer Ventilkammer angeordnet hat, dem bewegbaren Element und dem Betätigungsglied. Das bewegbare Element ist bewegbar innerhalb der Ventilkammer angeordnet. Das Betätigungsglied wird, um das Ventilelement des Steuerungsventils auf eine erste und eine zweite Ventilposition stufenweise zu bewegen. Auf der ersten Ventilposition ist das Ventilelement des Steuerungsventils an das bewegbare Element angestoßen und durch dieses gehalten, um einen Gesamtwert der Kraftstoffdrücke, die innerhalb der ersten und der zweiten Kraftstoffkammern erzeugt sind, auf ein erstes Niveau zu verringern, um das Nadelventil auf eine Zwischenhubposition anzuheben. Wenn es auf die zweite Ventilposition bewegt ist, presst das Ventilelement das bewegbare Element und bewegt dieses, um den Gesamtwert der Drücke innerhalb der ersten und zweiten Steuerungskammern auf ein zweites Niveau, das niedriger als das erste Niveau ist, zu verringern, um das Nadelventil auf eine vollständige Hubposition anzuheben. The fuel injection device is thus provided in a fuel injection system for Diesel engines can be used. The Fuel injection device consists essentially of the first and second pistons running along a needle valve are movable, the first and the second control chamber, in those fuel pressures that are generated at the first and second pistons act to close the needle valve Bias spray holes, the control valve that the Has arranged valve element within a valve chamber, the movable element and the actuator. The moveable Element is movably arranged within the valve chamber. The Actuator is to the valve element of the Control valve to a first and a second valve position to move gradually. At the first valve position that is Valve element of the control valve to the movable element initiated and held by this to give a total of Fuel pressures within the first and second Fuel chambers are generated to a first level decrease the needle valve to an intermediate stroke position to raise. When it's moved to the second valve position, the valve member presses and moves the movable member this to the total value of the pressures within the first and second control chambers to a second level, the lower than the first level is to decrease the needle valve on raise a full stroke position.

Claims

1. Fuel injection device with:
a needle valve slidably provided within a valve body for selectively opening and closing a spray hole;
first and second pistons aligned with the needle, the first and second pistons movable along the needle valve;
first and second control chambers that internally generate fuel pressures that act on the first and second pistons to bias the needle valve in a spray hole closing direction in which the spray hole is closed;
a control valve having a valve member disposed within a valve chamber, the valve chamber communicating with the first control chamber, the second control chamber, and a low pressure fuel path via a first port, a second port, and a low pressure port, respectively;
a movable member movably disposed within the valve chamber; and
an actuator that acts to gradually move the valve element of the control valve to first and second valve positions to vary the fuel pressures in the first and second fuel chambers that bias the needle valve in the spray hole closing direction, the valve element of the control valve at the first valve position abuts and is held by the movable member to reduce a total of the pressures generated within the first and second control chambers to a first level that raises the needle valve to a first stroke position in a spray hole opening direction in which the Spray hole is opened, and when moved to the second valve position, the valve member of the control valve presses and moves the movable member to reduce the total fuel pressure within the first and second control chambers to a second level, the low r than the first level to raise the needle valve to a second stroke position in the spray hole opening direction.

2. Fuel injection device according to claim 1, characterized in that the first piston closer to the needle valve than the second Piston is located, the first control chamber defined between the needle valve and the first piston and the second control chamber on one side of the second piston is defined, which is closer to the Actuator is, and being in the first Valve position on the valve element of the control valve the movable element is pushed and by this is held and a connection between the first Connection and the low pressure connection forms around the Fuel pressure within the first control chamber a first level, thereby reducing the The needle valve is raised to the first stroke position when it is moved to the second valve position, the Valve element of the control valve the movable element presses and at a predetermined distance from the first Valve position moves and a connection between the first and second ports and the low pressure port forms to the fuel pressures within the first and second control chambers to the second level decrease, thereby moving the needle valve to the second Stroke position is raised.

3. Fuel injection device according to claim 1, characterized in that if the actuator is de-energized, so that the movable element is in a starting position, the movable element is the connection between the second Port and the valve chamber locks, and being if that movable element together with the valve element of the Control valve is moved, the movable element Connection between the second connection and the Valve chamber forms.

4. Fuel injection device according to claim 3, characterized in that the movable element has a first and a second Chamber defined within the valve chamber, where within the first chamber the valve element of the Control valve is arranged, the second chamber communicates with a high pressure fuel path, and further includes a path that is in the movable Element is formed between the first and connects the second chambers and by pushing the Valve element of the control valve with the movable Element is closed.

5. Fuel injection device according to claim 3, characterized in that the movable element has a first and a second Chamber defined within the valve chamber, where within the first chamber the valve element of the Control valve is arranged, the second chamber with the Low pressure fuel path communicates, and wherein the first control chamber with one High pressure fuel path communicates.

6. The fuel injection device according to claim 3, characterized in that the movable element has a first and a second Chamber defined within the valve chamber, where within the first chamber the valve element of the Control valve is arranged, the second chamber with the Low pressure fuel path communicates, and the another with a path that is in the movable element is formed between the first chamber and one High pressure fuel path connects and through a push of the valve element of the control valve with the movable Element is closed.

7. The fuel injection device according to claim 3, characterized in that the movable member formed a path therein between the valve chamber and one High pressure fuel path connects and through a push of the valve element of the control valve with the movable Element is closed, and further with a second valve element that connects the movable element and a connection between the second port and the second control chamber upon movement of the movable Elements with the valve element of the control valve forms.

8. The fuel injection device according to claim 3, characterized in that the second control chamber with one High pressure fuel path communicates.

9. The fuel injection device according to claim 4, marked by a spring used to bias the movable member acts in the direction of the valve element of the control valve.