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    • 专利摘要:
    Ein Druck in einer Steueröldruckkammer 6 eines Kraftstoffeinspritzventils 1 einer Brennkraftmaschine wird an einer Düsennadel 5 angelegt, die ein Einspritzloch 51 in eine Ventilschließrichtung öffnet oder schließt. Das Kraftstoffeinspritzventil 1 erhöht oder senkt den Druck in der Steueröldruckkammer 6 durch Antreiben eines Ventilkörpers 4 eines Öldrucksteuerabschnitts 102 mit einem Piezoantrieb 2. Die Steueröldruckkammer 6 kommuniziert durch einen Hauptdurchgang 71 mit dem Öldrucksteuerabschnitt 102 und kommuniziert durch einen Nebendurchgang 75 mit einem Hochdruckdurchgang 121. Der Hauptdurchgang 71 und der Nebendurchgang 75 sind mit einer Hauptöffnung 72 bzw. einer Nebenöffnung 76 an Positionen, die zum Verhindern einer Druckpulsation in der Steueröldruckkammer 6 geeignet sind, nahe offenen Enden, die in die Steueröldruckkammer 6 öffnen, ausgebildet.
    公开号:DE102004016339A1
    申请号:DE200410016339
    申请日:2004-04-02
    公开日:2004-10-28
    发明作者:Yasuhiro Kariya Horiuchi；Toshihiko Kariya Igashira
    申请人:Denso Corp；
    IPC主号:F02M47-00
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kraftstoffeinspritzventilaufbau,der in einem Kraftstoffeinspritzsystem mit Common Rail einer Brennkraftmaschineverwendet wird. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindungauf einen Aufbau eines Durchgangs eines Hinterdruckmediums zum Verhinderneiner Pulsation des Hinterdrucks einer Düsennadel.
    [0002] EinKraftstoffeinspritzsystem mit Common Rail eines Dieselmotors, speichertKraftstoff in einer Common Rail und führt den gespeicherten Kraftstoff inKraftstoffversorgungsdurchgängevon Kraftstoffeinspritzventilen. Das Kraftstoffeinspritzsystem mit CommonRail spritzt den Kraftstoff durch Öffnen und Schließen einesEinspritzloches, das in einem Kopfende jedes Kraftstoffventils ausgebildetist, mit einer Düsennadelein. Eine Steueröldruckkammerist an einer Hinterseite der Düsennadelausgebildet. Ein Druck in der Steueröldruckkammer wird durch ein Öldrucksteuerventilgesteuert. Die Düsennadelwird durch Antreiben des Öldrucksteuerventilsmit einem Antriebsteil, das einen Piezoantrieb einsetzt, gehobenoder gesenkt. In diesem Aufbau wird der Kraftstoff, der von derCommon Rail zugeführtwird, in den Kraftstoffdurchgang des Injektors eingeführt undzu dem Einspritzloch zugeführt.Unterdessen wird der Kraftstoff, der von der Common Rail zugeführt wird, zuder Steueröldruckkammereingeführt,deren Kammerwand durch die hintere Endfläche der Düsennadel vorgesehen ist, undwird als das Steuerölzum Aufbringen eines Drucks auf die Düsennadel in eine Ventilschließrichtungverwendet.
    [0003] Einzwei Wege Ventil oder ein drei Wege Ventil wird als das Öldrucksteuerventilverwendet. Zum Beispiel hat ein Kraftstoffeinspritzventil, dassin der ungeprüftenjapanischen Patentoffenlegungsschrift Nummer 2001-355 534 (Patentdruckschrift1) beschrieben ist, ein Öldrucksteuerventil,das einen drei Wege Ventilaufbau und einen Ventilkörper hat, derwahlweise auf einen Niedrigdrucksitz einer Ablaufdurchgangsseiteoder einen Hochdruckssitz einer Hochdruckdurchgangsseite gesetztwird. Die Steueröldruckkammerist mit dem Ablaufdurchgang oder mit dem Hochdruckdurchgang in Übereinstimmung mitder Sitzstellung des Ventilkörpersverbunden. Insbesondere fließt,wenn das Öldrucksteuerventildie Verbindung zwischen der Steueröldruckkammer und dem Ablaufdurchgangschafft, der Kraftstoff aus der Steueröldruckkammer. Als ein Ergebnissinkt der Druck in der Steueröldruckkammerund die Düsennadelwird von dem Sitz getrennt. Wenn das Öldrucksteuerventil die Verbindungzwischen der Steueröldruckkammerund dem Hochdruckdurchgang herstellt, wird der Druck in der Steueröldruckkammer durchden Kraftstoff erhöht,der von der Common Rail durch den Hochdruckdurchgang eingeführt wird,so dass die Düsennadelaufgesetzt wird.
    [0004] Somitkann der Hinterdruck der Düsennadel durchSteuern des Öldrucksin der Steueröldruckkammergeändertwerden, die an der Hinterseite der Nadel ausgebildet ist. Daherkommuniziert die Steueröldruckkammermit dem Hochdruckdurchgang oder dem Ablaufdurchgang direkt oderdurch das Öldrucksteuerventil.Diese Verbindungsdurchgänge unddie Steueröldruckkammerbilden jedoch zusammen ein resonantes System von Druckschwingungen.Daher wird eine Druckpulsation in der Steueröldruckkammer verursacht, sodass das Problem der Instabilitätdes Betriebs der Düsennadelverursacht wird. Insbesondere kommuniziert in dem Aufbau, der inder Patentdruckschrift 1 offenbart ist, die Steueröldruckkammerdurch einen Hauptöffnungsdurchgang mitdem drei Wege Ventil durch einen Nebenöffnungsdurchgang und mit demHochdruckdurchgang. Somit gibt es mehrere Schwingungsquellen, sodass die Druckpulsation erhöhtist. Als ein Ergebnis kann die Steuerbarkeit eines Öffnens oderSchließensder Düseverschlechtert sein. Da die Längedes Verbindungsdurchgangs erhöhtist, ist die Druckpulsation erhöht.Daher kann die Druckpulsation durch Verringern der Länge jedesVerbindungsdurchgangs verhindert werden. Der Konstruktionsfreiheitsgradist jedoch eingeschränkt.
    [0005] Esist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Druckpulsationin einer Steueröldruckkammereines Kraftstoffeinspritzventils zu verhindern. Somit ist ein Betriebeiner Düsennadelstabilisiert und eine Einspritzsteuerbarkeit verbessert. Es isteine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beschränkung einerLänge einesVerbindungsdurchgangs, der zu der Steueröldruckkammer führt, durchVerhindern der Druckpulsation in der Steueröldruckkammer zu beseitigen.Somit ist ein Konstruktionsfreiheitsgrad verbessert.
    [0006] Gemäß einemAspekt der vorliegenden Erfindung hat ein Kraftstoffeinspritzventileiner Brennkraftmaschine eine Steueröldruckkammer, ein Öldrucksteuerventilund einen Antriebsabschnitt. Die Steueröldruckkammer bringt einen Druckauf eine Düsennadel,die ein Einspritzloch öffnetoder schließt,in eine Ventilschließrichtungauf. Das Öldrucksteuerventilist zwischen der Steueröldruckkammerund einer Niedrigdruckquelle zum Erhöhen oder Senken des Öldrucksin der Steueröldruckkammerdurch Schalten zwischen einem verbundenem Zustand und einem getrenntenZustand zwischen der Steueröldruckkammerund der Niedrigdruckquelle angeordnet. Der Antriebsabschnitt treibtdas Öldrucksteuerventilan. Die Steueröldruckkammer kommuniziertdurch einen ersten Durchgang mit dem Öldrucksteuerventil und kommuniziertdurch einen zweiten Durchgang mit einer Hochdruckquelle. Der ersteund der zweite Durchgang sind mit einem ersten bzw. einem zweitenBeschränkungsabschnitt ausgebildet.Der erste und der zweite Beschränkungsabschnittsind an vorgegebenen Positionen, die zum Verhindern einer Druckpulsationin der Steueröldruckkammergeeignet sind, nahe offenen Enden des ersten bzw. des zweiten Durchgangsauf der Seite der Steueröldruckkammerausgebildet.
    [0007] DasProblem der Druckpulsation in dem Stand der Technik wird verursacht,wenn die Steueröldruckkammerals ein Volumenabschnitt und die Durchgänge, die in die Steueröldruckkammer öffnen, einResonanzphänomenverursachen. Im Gegensatz dazu sind in dem Kraftstoffeinspritzventilder vorliegenden Erfindung der erste und der zweite Beschränkungsabschnittnahe den offenen Enden des ersten und des zweiten Durchgangs ausgebildet,die in die Steueröldruckkammer öffnen. DaherkönnenVerbindungen zwischen den Durchgängenund der Steueröldruckkammerals eine Ursache der Druckpulsation unterbrochen werden. Daher kanndie Druckpulsation in der Steueröldruckkammerverhindert werden. Als ein Ergebnis ist der Betrieb der Düsennadelstabilisiert, und die Steuerbarkeit der Düse beim Öffnen und Schließen kannverbessert werden. Unterdessen ist die Einschränkung der Länge des ersten und des zweitenDurchgangs beseitigt, so dass der Konstruktionsfreiheitsgrad verbessertwerden kann.
    [0008] Merkmaleund Vorteile eines Ausführungsbeispielswerden ebenso wie Betriebsverfahren und die Funktion der zugehörigen Teileaus einem Studium der nachstehenden detaillierten Beschreibung, deranhängendenAnsprücheund der Zeichnungen, die alle einen Teil dieser Anmeldung ausbilden,gewürdigt.In den Zeichnungen:
    [0009] 1 ist eine schematischeSchnittansicht, die ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß einemAusführungsbeispielder vorliegenden Erfindung zeigt;
    [0010] 2 ist ein Zeitdiagramm,das einen Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils gemäß dem vorliegendenAusführungsbeispielzeigt;
    [0011] 3 ist ein Diagramm, daseine Beziehung zwischen einem Abstand von einem offenen Ende einesVerbindungsdurchgangs zu einer Öffnungund einer Druckpulsation gemäß dem vorliegendenAusführungsbeispielzeigt;
    [0012] 4 ist ein Diagramm, daseine Beziehung zwischen einem Durchmesserverhältnis der Öffnung des Durchgangskanalsund der Druckpulsation gemäß dem vorliegendenAusführungsbeispielzeigt; und
    [0013] 5 ist ein Diagramm, daseine Beziehung zwischen einer Befehlsimpulsbreite und einer Einspritzmengegemäß dem vorliegendenAusführungsbeispielzeigt.
    [0014] Bezugnehmendauf 1 ist ein Kraftstoffeinspritzventil 1 gemäß einemAusführungsbeispiel dervorliegenden Erfindung dargestellt. Das Kraftstoffeinspritzventil 1 desvorliegenden Ausführungsbeispielswird auf ein Kraftstoffeinspritzsystem mit Common Rail eines Dieselmotorsangewandt. Mehrere Kraftstoffeinspritzventile 1 sind in Übereinstimmung mitzugehörigemZylindern des Dieselmotors angeordnet und erhalten eine Kraftstoffzufuhrvon einer Common Rail, die den mehreren Kraftstoffeinspritzventilengemeinsam ist. Eine Hochdruckkraftstoffzufuhrpumpe führt denKraftstoff von einem Kraftstoffbehälter unter Druck in die CommonRail und die Common Rail speichert den Kraftstoff mit einem vorgegebenenhohen Druck (zum Beispiel 20 bis 200 MPa) entsprechend einem Kraftstoffeinspritzdruck.
    [0015] Einunterer Endabschnitt des Kraftstoffeinspritzventils 1 siehteinen Düsenabschnitt 101 vor, dereine Düsennadel 5 hat.Das Kraftstoffeinspritzventil 1 ist so montiert, dass derDüsenabschnitt 101 ineine Verbrennungskammer ragt. Ein Zwischenabschnitt des Kraftstoffeinspritzventils 1 siehteinen Öldrucksteuerabschnitt 102 (ein Öldrucksteuerventil) vor.Ein oberer Endabschnitt des Kraftstoffeinspritzventils 1 siehteinen Antriebsabschnitt 103 vor. Das Kraftstoffeinspritzventil 1 steuerteinen Hinterdruck der Düsennadel 5 durchAntreiben eines Ventilkörpers 4 des Öldrucksteuerabschnitts 102 mitdem Antriebsabschnitt 103. Das Kraftstoffeinspritzventil 1 hat einGehäuse 11 zumAufnehmen verschiedener Teile, die den Düsenabschnitt 101,den Öldrucksteuerabschnitt 102 undden Antriebsabschnitt 103 bilden. Das Gehäuse 11 istmit Verbindungsdurchgängen wiebeispielsweise einem Hochdruckdurchgang 121 und einem Ablaufdurchgang 131 ausgebildet.Der Hochdruckdurchgang 121 kommuniziert durch einen Hochdruckanschluss 12 mitder Common Rail als eine Hochdruckquelle. Der Ablaufdurchgang 131 kommuniziertdurch einen Niedrigdruckanschluss 13 mit dem Kraftstoffbehälter alseine Niedrigdruckquelle.
    [0016] In 1 ist die Düsennadel 5,die einen gestuften Abschnitt hat, in einem vertikalen Loch 14, dasin dem unteren Endabschnitt des Gehäuses 11 ausgebildetist, verschiebbar gehalten. Ein ringförmiger Ölsumpf 54 ist um einenkleindurchmessrigen Abschnitt ausgebildet, der durch eine untereHälfte derDüsennadel 5 vorgesehenist. Der Ölsumpf 54 kommuniziertkontinuierlich mit dem Hochdruckdurchgang 12 und der mitHochdruck beaufschlagte Kraftstoff wird von der Common Rail zu dem Ölsumpf 54 zugeführt. EinSackabschnitt ist unterhalb des vertikalen Loches 14 ausgebildet,so dass der Sackabschnitt von dem vertikalen Loch 14 weiterverläuft. DasEinspritzloch 51 zum Einspritzen des Kraftstoffes ist durchdie Wand ausgebildet, die den Sackabschnitt vorsieht.
    [0017] Wenndie Düsennadel 5 aneiner unteren Endposition in 1 positioniertist, wird ein Nadelventilabschnitt 52, der einem konischeSpitze hat, auf einen Düsensitz 55 gesetztund die Kraftstoffversorgung von dem Ölsumpf 54 zu dem Einspritzloch 51 istunterbrochen. Der Düsensitz 55 istdurch einen gestuften Abschnitt vorgesehen, der an einer Grenze zwischendem Sackabschnitt und dem vertikalem Loch 14 ausgebildetist. Wenn die Düsennadel 5 abhebtund sich von dem Düsensitz 55 trennt,wird der Kraftstoff von dem Ölsumpf 54 zudem Einspritzloch 51 zugeführt.
    [0018] EinRaum, der durch die obere Endflächeder Düsennadel 5 unddie Wandflächedes vertikalen Loches 14 vorgesehen ist, sieht eine Steueröldruckkammer 6 vor.Die Steueröldruckkammer 6 kommuniziertkontinuierlich durch einen Nebendurchgang 75 als ein zweiterDurchgang mit dem Hochdruckdurchgang 121. Der mit Hochdruckbeaufschlagte Kraftstoff wird von dem Hochdruckdurchgang 121 durcheinen Hauptdurchgang 71 als einen ersten Durchgang undeiner Ventilkammer 42 des Öldrucksteuerabschnitts 102 zuder Steueröldruckkammer 6 zugeführt, umden Hinterdruck der Düsennadel 5 zu erzeugen.Der Hinterdruck wirkt in 1 abwärts auf dieDüsennadel 5.Der Hinterdruck und eine Feder 61, die in der Steueröldruckkammer 6 aufgenommen ist,spannt die Düsennadel 5 ineine Sitzrichtung zum Setzen der Düsennadel 5 auf denDüsensitz 55 vor. Dermit Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff in dem Ölsumpf 54 wirkt aufeinen gestuften Abschnitt der Nadel 53 und die konischeEndflächeder Spitze der Düsennadel 5 aufwärts undspannt die Düsennadel 5 ineine Trennrichtung zum Trennen der Düsennadel 5 von demVentilsitz 55 vor. Der Kraftstoff wird von der Common Raildurch den Nebendurchgang 75, nicht durch die Ventilkammer 42,in die Steueröldruckkammer 6 direkteingeführt.Daher kann die Düsennadel 5 allmählich geöffnet werdenund kann schnell geschlossen werden. Somit können geeignete Kraftstoffeinspritzeigenschaftenerhalten werden.
    [0019] EineHauptöffnung 72 alsein erster Beschränkungsabschnittist in einem oberen Ende des Hauptdurchgangs 71 an derSeite der Steueröldruckkammer 6 ausgebildet.Eine Nebenöffnung 76 alsein zweiter Beschränkungsabschnittist in einem offenen Ende des Nebendurchgangs 75 an derSeite der Steueröldruckkammer 6 ausgebildet.In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel öffnen dieHauptöffnung 72 unddie Nebenöffnung 76 direktin die Steueröldruckkammer 6.Somit wird verhindert, dass die Steueröldruckkammer 6 alsein Volumenabschnitt, der Hauptdurchgang 71 und der Nebendurchgang 75 einResonanzphänomenverursachen, und die Erzeugung der Druckpulsation wird verhindert.Alternativ könnendie Hauptöffnung 72 unddie Nebenöffnung 76 nichtdirekt in die Steueröldruckkammer 6 öffnen. DieHauptöffnung 72 unddie Nebenöffnung 76 können anPositionen nahe den offenen Enden der Seite der Steueröldruckkammer 6 ausgebildet sein,wenn die Positionen zum Verhindern des Resonanzphänomens geeignetsind. Die Nebenöffnung 76 übt zum BeispielWirkungen des Optimierens eines Einspritzverhältnisses und des Verringernsdes minimalen Einspritzdrucks aus.
    [0020] Der Öldrucksteuerabschnitt 102 hateinen drei Wege Ventilaufbau. Ein Ventilkörper 4, der in der Ventilkammer 42 angeordnetist, wird wahlweise auf einem Niedrigdrucksitz 4a, deran einer Dachfläche derVentilkammer 42 ausgebildet ist, oder auf einen Hochdrucksitz 4b,der an einer Bodenflächeder Ventilkammer 42 ausgebildet ist, gesetzt. Der Niedrigdrucksitz 4a kommuniziertdurch eine Überlaufkammer 44 mitdem Ablaufdurchgang 131. Der Hochdrucksitz 4b kommuniziertdurch eine Hochdruckkammer 43 und einen Verbindungsdurchgang 73 mit demHochdruckdurchgang 121. Die Steueröldruckkammer 6 kommuniziertkontinuierlich durch die Hauptöffnung 72 undden Hauptdurchgang 71 mit der Ventilkammer 42.
    [0021] DerVentilkörper 4 istin der Form eines Kolbens ausgebildet, der sich in die vertikaleRichtung in 1 bewegenkann. Ein oberer Endabschnitt des Ventilkörpers 4 sieht einenVentilabschnitt vor, der einen großen Durchmesser hat. Der großdurchmessrigeAbschnitt ist innerhalb der Ventilkammer 42 angeordnet.Ein unterer Endabschnitt des Ventilkörpers 4 sieht einenFührungsabschnittvor, der in einem Zylinder gleitet, der unter der Hochdruckkammer 43 ausgebildetist. Der Ventilkörper 4 hateinen kleindurchmessrigen Abschnitt, der einen kleinen Durchmesser hatund den Ventilabschnitt mit dem Führungsabschnitt des Ventilkörpers 4 verbindet.Der kleindurchmessrige Abschnitt ist innerhalb der Hochdruckkammer 43 angeordnet.Der mit Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff fließt durch einen Raum um denkleindurchmessrigen Abschnitt in die Ventilkammer 42. Wenndie Durchmesser des Niedrigdrucksitzes 4a, des Hochdrucksitzes 4b unddes Führungsabschnitts desVentilkörpers 4 diegleichen sind, ist die Öldruckkraft,die an dem Ventilkörper 4 angelegtist, im Wesentlichen ausgeglichen und die Antriebskraft, die zum Öffnen oderSchließendes Ventilkörpers 4 erforderlichist, kann verringert werden.
    [0022] EineVentilkörperfeder 41 zumaufwärtsVorspannen des Ventilkörpers 4 istin einem Raum unterhalb des Ventilkörpers 4 aufgenommen.Der Raum, der die Ventilkörperfeder 41 aufgenommenhat, kommuniziert durch einen Verbindungsdurchgang mit der Überlaufkammer 44.Somit ist die Abwärtsbewegung desVentilkörpers 4 nichtverhindert. Als ein Ergebnis kann der Ventilkörper 4 schnell vondem Niedrigdrucksitz 4b getrennt werden, wenn die Kraftstoffeinspritzunggestartet wird.
    [0023] DerAntriebsabschnitt 103 drückt den Ventilkörper 4 undtreibt ihn an, um den Betriebszustand des Öldrucksteuerabschnitts 102 zu ändern. DerAntriebsabschnitt 103 ist durch Anordnen eines Piezoantriebs 2,eines Piezokolbens 21, eines großdurchmessrigen Kolbens 31 undeines kleinen durchmessrigen Kolbens 32 koaxial in einemvertikalen Loch, das oberhalb der Ventilkammer 42 ausgebildetist, in dieser Reihenfolge in eine Abwärtsrichtung in 1 ausgebildet. Der großdurchmessrigeKolben 31 und der kleindurchmessrige Kolben 32 sindverschiebbar in einem Zylinder gehalten, der in einem Zylinder ausbildendenElement 15 ausgebildet ist, das in dem vertikalen Lochangeordnet ist, das oberhalb der Ventilkammer 42 ausgebildetist. Der Kraftstoff wird in einen Raum zwischen dem großdurchmessrigenKolben 31 und dem kleindurchmessrigen Kolben 32 gefüllt, umeine Hubvergrößerungskammer 3 vorzusehen.
    [0024] DerPiezoantrieb 2 ist im Allgemeinen einer, der einen Kondensatoraufbauhat, in dem piezoelektrische Keramikschichten, wie beispielsweisePZT (Blei-Zinkonat- Titanat)und Elektrodenschichten alternierend gestapelt sind. Der Piezoantrieb 2 dehnt sichin eine Stapelrichtung aus oder zieht sich in eine Stapelrichtungzusammen, oder in die vertikale Richtung in 1. Der Piezoantrieb 2 wird durcheinen Antriebssteuerkreis geladen und entladen. Eine vorgegebeneAnfangslast wird auf dem Piezoantrieb 2 durch eine großdurchmessrigeKolbenfeder 33, die an einem äußeren Umfang des großdurchmessrigen Kolbens 31 angeordnetist, durch den großdurchmessrigenKolben 31 und den Piezokolben 21 aufgebracht.Somit bewegen sich der großdurchmessrige Kolben 31 undder Piezokolben 21 in Übereinstimmungmit dem Zusammenziehen und dem Ausdehnen des Piezoantriebs 2 nachoben und nach unten.
    [0025] EinDruckstift 312, der an dem unteren Ende des kleindurchmessrigenKolbens 32 ausgebildet ist, erstreckt sich in die Ventilkammer 42 undkontaktiert die obere Flächedes Ventilkörpers 4.Ein Flansch ist an einem äußeren Umfangeines Zwischenabschnitts des kleindurchmessrigen Kolbens 32 ausgebildet, derin der Überlaufkammer 44 angeordnetist. Eine Feder, die zwischen dem Flansch und einer Bodenfläche desZylinder ausbildenden Elements 15 zwischengeordnet ist,spannt den kleindurchmessrigen Kolben 32 abwärts vor,so dass der Druckstift 321 den Ventilkörper 4 drückt. DieAusdehnungslänge desPiezoantriebs 2 wird durch einen Hubvergrößerungsaufbau,der durch den großdurchmessrigen Kolben 31,den kleindurchmessrigen Kolben 32 und der Hubvergrößerungskammer 3 ausgebildetist, in Übereinstimmungmit einem Durchmesserunterschied zwischen dem großdurchmessrigenKolben 31 und dem kleindurchmessrigen Kolben 32 vergrößert.
    [0026] Nachstehendwird ein Grundbetrieb des vorstehenden Kraftstoffeinspritzventils 1 basierendauf 1 und 2 erläutert. Wenn eine positive HochspannungV (100 bis 200 V) an dem Piezoantrieb 2 in Übereinstimmungmit einem Befehlssignal „C" zu einem Zeitpunkt „a" in 2 angelegt wird, dehnt sich der Piezoantrieb 2 ineine axiale Richtung um die Längevon 10 bis 40 Mikrometer proportional zu der angelegten SpannungV aus und hebt den Piezokolben 21. Der Piezokolben 21 treibtden großdurchmessrigenKolben 31 in Übereinstimmungmit dem Hub D21 des Piezokolbens 21 an und erhöht den Öldruck P3in der Hubvergrößerungskammer 3,wie in 2 gezeigt ist.Der Hub D31 des großdurchmessrigenKolbens 31 ist in 2 gezeigt.Der kleindurchmessrige Kolben 32 wird durch die Erhöhung des ÖldrucksP3 in der Hubvergrößerungskammer 3 angetrieben.Der Hub D32 des kleindurchmessrigen Kolbens 32 ist in 2 gezeigt. Somit trenntder Druckstift 321 an dem unteren Ende des kleindurchmessrigenAbschnitts 32 den Ventilkörper 4 gegen die Vorspannkraftder Ventilkörperfeder 41 zumZeitpunkt „b" in 2 von dem Niedrigdrucksitz 4a.Danach setzt der Druckstift 321 den Ventilkörper 4 zumZeitpunkt „c" in 2 auf den Hochdrucksitz 4b.Der Hub D4 des Ventilkörpers 4 istin 2 gezeigt. Insbesonderewird der Ventilkörper 4 angetrieben,um die Ventilkammer 42 von der Hochdruckkammer 43 zutrennen, und verbindet die Ventilkammer 42 mit der Überlaufkammer 44.Als ein Ergebnis wird der Druck P42 in der Ventilkammer 42 verringert,wie in 2 gezeigt ist.
    [0027] DieVentilkammer 42 kommuniziert durch den Hauptdurchgang 71,der die Hauptöffnung 72 hat,mit der Steueröldruckkammer 6,die an der Hinterseite der Düsennadel 5 ausgebildetist. Wenn die Ventilkammer 42 mit der Überlaufkammer 44 kommuniziert,sinkt der ÖldruckP6 in der Steueröldruckkammer 6,wie in 2 gezeigt ist,und der Hinterdruck der Düsennadel 5 sinkt.Die Düsennadel 5 ist soausgebildet, dass der Durchmesser des Nadelventilabschnitts 52,der das Einspritzloch 51 blockiert, kleiner als der Durchmesserdes oberen Endabschnitts der Düsennadel 5 ist,die den Öldruckin der Steueröldruckkammer 6 alsden Hinterdruck empfängt.Somit ist der gestufte Nadelabschnitt 53 zwischen dem Nadelventilabschnitt 52 unddem oberen Endabschnitt der Düsennadel 5 ausgebildet.Der hohe Druck des Ölsin dem Ölsumpf 54,der mit dem Hochdruckdurchgang 121 kommuniziert, wirktan dem gestuften Nadelabschnitt 53 in eine Hubrichtung zumHeben der Düsennadel 5.Daher hebt, wenn der ÖldruckP6 in der Steueröldruckkammer 6 einvorgegebener niedriger Druck wird, die Düsennadel 5 zum Zeitpunkt „d" in 2 von dem Düsensitz 55 ab und verbindetdas Einspritzloch 51 mit dem Ölsumpf 54. Der HubD5 der Düsennadel 5 istin 2 gezeigt. Somitkommuniziert der Ölsumpf 54 mitdem Einspritzloch 51 und die Kraftstoffeinspritzung vondem Kraftstoffeinspritzventil 1 zu dem äußeren Raum in der Verbrennungskammerwird gestartet.
    [0028] Dannwird, wenn die Spannung V, die an dem Piezoantrieb 2 angelegtist, zum Zeitpunkt „e" in 2 auf Null verringert ist, die Länge desPiezoantriebs 2 auf die ursprüngliche Länge zusammengezogen. Dementsprechendwerden der Piezokolben 21, der großdurchmessrige Kolben 31,der kleindurchmessrige Kolben 32 und der Ventilkörper 4 zuden ursprünglichenPositionen zurückgeführt. Dader Ventilkörper 4 vondem Hochdrucksitz 4b getrennt wird und auf dem Niedrigdrucksitz 4a gesetztwird, trennt der Ventilkörper 4 dieVentilkammer 42 von der Überlaufkammer 44 undverbindet die Ventilkammer 42 mit der Hochdruckkammer 43.Die Hochdruckkammer 43 kommuniziert durch den Verbindungsdurchgang 73 mitdem Hochdruckdurchgang 121. Daher wird der mit Hochdruckbeaufschlagte Kraftstoff durch die Ventilkammer 42, denHauptdurchgang 71, der die Hauptöffnung 72 hat, undden Nebendurchgang 75, der die Nebenöffnung 76 hat, zuder Steueröldruckkammer 6 eingeführt. Somitwird der Druck P6 in der Steueröldruckkammer6 zum Zeitpunkt „f" in 2 wieder hoch. Als ein Ergebnis wirddie Düsennadel 5 aufden Düsensitz 55 gesetztund die Kraftstoffeinspritzung wird zum Zeitpunkt „g" in 2 gestoppt.
    [0029] Nachstehendwerden Wirkungen von Größen der Öffnungenbasierend auf 2 bis 5 erläutert.
    [0030] Einegestrichelte Linie P6' in 2 repräsentiert die Druckpulsationin der Steueröldruckkammer 6 undeine weitere gestrichelte Linie D5' in 2 repräsentiertdas Verhalten der Düsennadel 5 indem Fall, in dem die Öffnungen 72, 76 anPositionen beabstandet von den offenen Enden, die jeweils in die Steueröldruckkammer 6 öffnen, ausgebildetsind. Wie durch die gestrichelten Linien P6', D5' gezeigtist, verursachen die Durchgängezwischen der Steueröldruckkammer 6 alsdem Volumenabschnitt und die Öffnungen 72, 76 dasResonanzphänomen(Helmholtz Resonanz), so dass die Druckpulsation verursacht wirdund die Bewegung der Düsennadel 5 durchdie Druckpulsation beeinflusst ist.
    [0031] Wiein 3 gezeigt ist, wirdein Grad der Druckpulsation (ein Druckpulsationsgrad PP) erhöht, wennder Abstand D0 zwischen der Hauptöffnung 72 oder derNebenöffnung 76 unddem offenen Ende, das in die Steueröldruckkammer 6 öffnet, steigt.Daher sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Hauptöffnung 72 unddie Nebenöffnung 76 jeweilsnahe den offenen Enden des Hauptdurchgangs 71 und des Nebendurchgangs 75 ausgebildet,die in die Steueröldruckkammer 6 öffnen. Die Öffnungen 72, 76 können anjeglicher Position ausgebildet sein, wenn die Wirkung der Druckpulsationverhindert werden kann. Der Druckpulsationsgrad PP steigt beschleunigt,wenn der Abstand D0 zwischen der Position der Hauptöffnung 72 oderder Nebenöffnung 76 unddem offenen Ende erhöhtist, wie in 3 gezeigtist. Daher sollten die Öffnungen 72, 76 sonahe wie möglichan den offenen Enden positioniert sein. Bevorzugt sollten die Öffnungen 72, 76 ausgebildet sein,so dass die Öffnungen 72, 76 direktin die Steueröldruckkammer 6 öffnen.
    [0032] EinVerhältnis „r" des Durchmessersder Hauptöffnung 72 oderder Nebenöffnung 76 zudem Durchmesser des Hauptdurchgangs 71 oder des Nebendurchgangs 75 beeinflussenden Druckpulsationsgrad PP und eine Ventilöffnungsansprechzeit T0 (eineAnsprechzeit zum Öffnendes Kraftstoffeinspritzventils 1), wie in 4 gezeigt ist. Wenn das Verhältnis rgroß ist,ist die Wirkung des Verhinderns der Druckübertragung verringert, wiedurch eine durchgezogene Linie PP in 4 gezeigtist. Daher sollte das Verhältnisr bevorzugt in einem Bereich sein, der durch einen Pfeil „a" in 4 gezeigt ist (ein Bereich gleich odergeringer als ein Verhältnisvon 0,3). Wenn das Verhältnisr klein ist, ist die Geschwindigkeit zum Entspannen des Drucks vonder Steueröldruckkammer 6 verringertund die Ventilöffnungszeit(Zeitdauer, die zum Öffnendes Kraftstoffeinspritzventils 1 erforderlich ist) T0 isterhöht.Daher sollte das Verhältnisr bevorzugt in einem Bereich sein, der durch einen Pfeil „b" in 4 gezeigt ist (ein Bereich gleich odergrößer alsein Verhältnisvon 0,05). Entsprechend der Untersuchung des Kraftstoffeinspritzventils 1,das den Aufbau hat, der in 1 gezeigtist, der durch die Erfinder ausgeführt ist, können beide, die Druckpulsationsverhinderungswirkung unddas Ansprechen, durch Einstellen des Verhältnisses des Öffnungsdurchmesserszu dem Durchgangsdurchmesser in einem Bereich von 0,05 bis 0,3,bevorzugter einem Bereich von 0,1 bis 0,2, zufriedenstellend sein.In dem vorliegenden Ausführungsbeispielist normalerweise der Durchmesser des Hauptdurchgangs 71 ineinem Bereich von 1 mm bis 2 mm eingestellt und der Durchmesserder Hauptöffnung 72 isteinem Bereich von 0,1 mm bis 0,3 mm eingestellt, so dass das Verhältnis desDurchmessers der Hauptöffnung 72 zudem Durchmesser des Hauptdurchgangs 71 in einem Bereichvon 0,05 bis 0,3 eingestellt ist. Die Durchmesser des Nebendurchgangs 75 undder Nebenöffnung 76 sindgleichermaßeneingestellt.
    [0033] EineBeziehung zwischen einer Befehlspulsbreite W der Spannung V, diean dem Piezoantrieb 2 angelegt ist, und einer EinspritzmengeQ ist durch eine durchgezogene Linie Q in 5 gezeigt. Wie durch eine gestrichelteLinie Q' in 5 gezeigt ist, wenn derAbstand zwischen der Öffnungund dem offenen Ende, das in die Steueröldruckkammer 6 öffnet, groß ist, weichtdie Beziehung zwischen der Befehlspulsbreite W und der KraftstoffeinspritzmengeQ von der fortschreitend erhöhendenBeziehung ab, die durch die durchgezogene Linie Q in 5 gezeigt ist, wie vorstehenderläutertist. Als ein Ergebnis ist die Steuergenauigkeit der EinspritzmengeQ verschlechtert. In einigen Fällenist die Einspritzmenge Q verringert, sogar wenn die BefehlspulsbreiteW erhöhtist. Im Gegensatz dazu wird in dem Aufbau des vorliegenden Ausführungsbeispielsdie gleichmäßig fortschreitenderhöhendeBeziehung aufrechterhalten, wie durch die durchgezogene Linie Qin 5 gezeigt ist. Alsein Ergebnis kann die Wirkung des Verbesserns der Steuergenauigkeitder Einspritzmenge durch Verhindern der Druckpulsation erreichtwerden.
    [0034] Indem vorliegenden Ausführungsbeispiel hatdas Öldrucksteuerventilden drei Wege Ventilaufbau. Die vorliegende Erfindung kann auf einKraftstoffeinspritzventil angewandt werden, das einen zwei WegeVentilaufbau zum Schalten zwischen einem verbundenen Zustand undeinem getrennten Zustand zwischen der Steueröldruckkammer, die mit dem Hochdruckdurchgangkommuniziert, und dem Ablaufdurchgang angewandt werden. Auch indiesem Fall kann eine gleiche Wirkung durch Ausbilden von Beschränkungsabschnittennahe einem offenen Ende eines Durchgangs zum Verbinden der Steueröldruckkammermit dem Hochdruckdurchgang und einem anderen offenen Ende einesDurchgangs zum Verbinden der Steueröldruckkammer mit dem Öldrucksteuerventilerreicht werden. Der Aufbau der anderen Teile als dem Öldrucksteuerventilkann modifiziert werden.
    [0035] Dievorliegende Erfindung sollte nicht auf das offenbarte Ausführungsbeispielbeschränktsein, sondern kann auf vielen anderen Wegen, ohne von dem Kern derErfindung abzuweichen, ausgeführt werden.
    [0036] EinDruck in einer Steueröldruckkammer 6 einesKraftstoffeinspritzventils 1 einer Brennkraftmaschine wirdan einer Düsennadel 5 angelegt,die ein Einspritzloch 51 in eine Ventilschließrichtung öffnet oderschließt.Das Kraftstoffeinspritzventil 1 erhöht oder senkt den Druck inder Steueröldruckkammer 6 durchAntreiben eines Ventilkörpers 4 eines Öldrucksteuerabschnitts 102 miteinem Piezoantrieb 2. Die Steueröldruckkammer 6 kommuniziertdurch einen Hauptdurchgang 71 mit dem Öldrucksteuerabschnitt 102 undkommuniziert durch einen Nebendurchgang 75 mit einem Hochdruckdurchgang 121.Der Hauptdurchgang 71 und der Nebendurchgang 75 sindmit einer Hauptöffnung 72 bzw.einer Nebenöffnung 76 anPositionen, die zum Verhindern einer Druckpulsation in der Steueröldruckkammer 6 geeignetsind, nahe offenen Enden, die in die Steueröldruckkammer 6 öffnen, ausgebildet.
    权利要求:
    Claims (5)
    [1] Kraftstoffeinspritzventil (1) einerBrennkraftmaschine, wobei das Kraftstoffeinspritzventil (1): eineSteueröldruckkammer(6) zum Anlegen eines Drucks an einer Düsennadel (5), dieein Einspritzloch (51) öffnetoder schließt,in eine Ventilschließrichtung; ein Öldrucksteuerventil(102), das zwischen der Steueröldruckkammer (6) undeiner Niedrigdruckquelle zum Erhöhenoder Senken des Öldrucksin der Steueröldruckkammer(6) durch Schalten zwischen einem verbundenen Zustand undeinem getrennten Zustand zwischen der Steueröldruckkammer (6) und derNiedrigdruckquelle angeordnet ist; und einen Antriebsabschnitt(103) zum Antreiben des Öldrucksteuerventils (102)hat, dadurch gekennzeichnet, dass die Steueröldruckkammer(6) durch einen ersten Durchgang (71) mit dem Öldrucksteuerventil(102) kommuniziert und durch einen zweiten Durchgang (75)mit einer Hochdruckquelle kommuniziert, das Kraftstoffeinspritzventil(1) mit einem ersten Beschränkungsabschnitt (72)in dem ersten Durchgang (71) und mit einem zweiten Beschränkungsabschnitt (76)in dem zweiten Durchgang (75) ausgebildet ist und dererste und der zweite Beschränkungsabschnitt (72, 76)an Positionen, die zum Verhindern einer Druckpulsation in der Steueröldruckkammer(6) geeignet sind, nahe offenen Enden des ersten und des zweitenDurchgangs (71, 75) an einer Seite der Steueröldruckkammer(6) ausgebildet ist.
    [2] Kraftstoffeinspritzventil (1) der Brennkraftmaschinenach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstoffeinspritzventil(1) so ausgebildet ist, dass ein Verhältnis einer Querschnittsfläche desersten Beschränkungsabschnitts(72) zu einer Querschnittsfläche des ersten Durchgangs (71)in einem Bereich von 0,025 bis 0,09 eingestellt ist, und dasKraftstoffeinspritzventil (1) so ausgebildet ist, dassein Verhältniseiner Querschnittsflächedes zweiten Beschränkungsabschnitts(76) zu einer Querschnittsfläche des zweiten Durchgangs(75) in einem Bereich von 0,025 bis 0,09 eingestellt ist.
    [3] Kraftstoffeinspritzventil (1) der Brennkraftmaschinenach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, dass der ersteBeschränkungsabschnitt(72) durch eine erste Öffnung(72) vorgesehen ist, die so ausgebildet ist, dass ein Verhältnis einesDurchmessers der ersten Öffnung(72) zu einem Durchmesser des ersten Durchgangs (71)in einem Bereich von 0,05 bis 0,3 eingestellt ist, und derzweite Beschränkungsabschnitt(76) durch eine zweite Öffnung(76) vorgesehen ist, die so ausgebildet ist, dass ein Verhältnis einesDurchmessers der zweiten Öffnung(76) zu einem Durchmesser des zweiten Durchgangs (75)in einem Bereich von 0,05 bis 0,3 eingestellt ist.
    [4] Kraftstoffeinspritzventil (1) der Brennkraftmaschinenach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, dass das Öldrucksteuerventil(102) einen drei Wege Ventilaufbau zum Verbinden der Steueröldruckkammer(6) mit der Hochdruckquelle oder der Niedrigdruckquelle wahlweisedurch Setzen eines Ventilkörpers(4), der in einer Ventilkammer (42) angeordnetist, auf einen Niedrigdrucksitz (4a), der mit der Niedrigdruckquelle kommuniziert,oder auf einen Hochdrucksitz 4b, der mit der Hochdruckquellekommuniziert, hat, der erste Durchgang (71) die Ventilkammer(42) mit der Steueröldruckkammer(6) kontinuierlich verbindet und der zweite Durchgang(75) die Hochdruckquelle mit der Steueröldruckkammer (6) nichtdurch die Ventilkammer (42) kontinuierlich verbindet.
    [5] Kraftstoffeinspritzventil (1) der Brennkraftmaschinenach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, dass der erste undder zweite Beschränkungsabschnitt(72, 76) durch eine erste und eine zweite Öffnung (72, 76)vorgesehen sind, die direkt in die Steueröldruckkammer (6) öffnen.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    JP2004308479A|2004-11-04|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2009-02-19| 8139| Disposal/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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