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    Ein Treibstoffeinspritzventil (1), das einen Verschiebungsvergrößerungsmechanismus hat, bei welchem das Spiel der Gleitabschnitte (31, 32) für eine erhöhte Öldichtigkeit verringert wird, hat ein Ventilelement (118), das durch den Verschiebungsvergrößerungsmechanismus angetrieben wird. Das Treibstoffeinspritzventil (1) steuert den Gegendruck einer Düsennadel (5), die eine Einspritzbohrung für das Einspritzen von Treibstoff, der von einem Hochdruckweg zugeführt wird, öffnet/schließt. Der Verschiebungsvergrößerungsmechanismus hat einen Kolben mit großem Durchmesser (31), der durch ein Piezostellglied angetrieben wird, einen Kolben mit kleinem Durchmesser (32), der das Ventilelement an dessen Ende nach unten drückt, und eine Verschiebungsvergrößerungskammer, die zwischen diesen ausgebildet ist. Die Gleitflächen des Kolbens mit großem Durchmesser (31) und des Kolbens mit kleinem Durchmesser (32) sind mit einer Überzugsschicht (31a, 32a) beschichtet, die aus einem Material mit geringer Reibung hergestellt sind.
    公开号:DE102004025094A1
    申请号:DE200410025094
    申请日:2004-05-21
    公开日:2005-01-20
    发明作者:Ichihiro Kariya Katou；Masatoshi Kariya Kuroyanagi；Shuichi Kariya Matsumoto
    申请人:Denso Corp；
    IPC主号:F02M47-02
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Aufbau eines Treibstoffeinspritzventilsfür die Verwendungin einem Treibstoffeinspritzsystem eines Verbrennungsmotors mitgemeinsamer Kraftstoffleitung. Noch genauer bezieht sich die Erfindung aufeinen Antriebsmechanismus fürdas herbeiführen desstabilen Betriebs eines piezogetriebenen, hydraulischen Steuerventils,das in einem Treibstoffeinspritzventil ist, bei welchem das hydraulischeSteuerventil den Gegendruck einer Düsennadel zwischen hoch undniedrig fürdas Düsenöffnen- undschließen umschaltet.
    [0002] Unterbekannten Beispielen von Treibstoffeinspritzventilen, welche ineinem Treibstoffeinspritzsystem eines Dieselmotors mit gemeinsamerKraftstoffleitung verwendet werden und bei welchen ein piezo-getriebenes,hydraulisches Steuerventil den Gegendruck einer Düsennadelzwischen hoch und niedrig fürdas Düsenöffnen und-schließenumschaltet, ist eines, das in der Japanischen PatentoffenlegungsschriftNr. 2002-202022 erscheint. Piezoelektrische Keramiken für das Ausbildeneines Piezostellglieds, solch eines wie PZT, unterscheiden sichvon Metallen in der thermischen Verformung. Als eine Einrichtungfür dasVerwenden der zwei Arten von Materialien in Kombination wird einhydraulisch-basierender Verschiebungsübertragungsmechanismus üblicherweiseverwendet. Da das Piezostellglied nur kleine Verschiebungen durchführen kann,wurde ein Verschiebungsvergrößerungsmechanismusfür das Treibstoffeinspritzventildes vorhergehenden Systems eingebracht, sodass das Ventilelementdes hydraulischen Steuerventils durch vergrößerte Verschiebungen des Piezostellgliedsangetrieben wird. Der Verschiebungsvergrößerungsmechanismus verwendeteine hydraulische Kammer und Kolben mit großem und kleinem Durchmesserin. Kombination.
    [0003] 4 zeigt den Aufbau einesherkömmlichenTreibstoffeinspritzventils, das einen Verschiebungsvergrößerungsmechanismushat. Treibstoff, der von einer gemeinsamen Kraftstoffleitung zueinem Hochdruckweg 121 gefördert wird, wird einem Ölstauraum 112,der um das untere Ende einer Düsennadel 111 liegt,zugeführtund als Treibstoff fürdie Einspritzung verwendet. Unterdessen wird der Treibstoff ebensodurch eine Hauptöffnung 113 undeine Nebenöffnung 114 ineine hydraulische Steuerkammer 115 eingeführt, wobeieine Kammerwand von dieser aus dem hinteren Ende der Düsennadel 111 besteht.Der Treibstoff in der hydraulischen Steuerkammer 115 wirdals Steuerölfür dasAufbringen von Druck auf die Düsennadel 111 ineine Ventil-schließendeRichtung verwendet. Die Düsennadel 111 öffnet/schließt eineEinspritzbohrung 116 unter der Steuerung eines Ventilelements 118,das in einer Ventilkammer 117 angeordnet ist, die mit derhydraulischen Steuerkammer 115 in Verbindung steht.
    [0004] Wennein Piezostellglied 119 expandiert, treibt ein Piezokolben 120,der mit dessen Unterseite (Boden) in Berührung steht, einen Kolben mitgroßem Durchmesser 122 nachunten. Dann steigt der Treibstoffdruck der Verschiebungsvergrößerungskammer 123 unddrückteinen Kolben mit kleinem Durchmesser 124 nach unten. Ein Druckstiftan dem Ende des Kolbens mit kleinem Durchmesser drückt dasVentilelement 118 dementsprechend hinunter. Dies bringt diehydraulische Steuerkammer 115 mit einem Abflussweg 131 inVerbindung, sodass der mit hohem Druck beaufschlagte Treibstoffin die hydraulische Steuerkammer 115 durch die Ventilkammer 117,eine Absteuerkammer 125 und den Abflussweg 131 mit einemAbfall des Drucks strömt.Wenn dieser Druck unter einen vorbestimmten Druck fällt, hebtsich die Düsennadel 111 voneinem Düsensitz 126 undder Treibstoff wird aus den Einspritzbohrungen 116 eingespritzt.
    [0005] Wieoben kann in dem Treibstoffeinspritzventil, das einen hydraulischbasierenden Verschiebungsübertragungsmechanismushat, ein Unterschied zwischen der thermischen Verformung der Bauteiledurch die Treibstoffströmungund das Treibstoffentweichen in/von die/der Verschiebungsvergrößerungskammer 123 absorbiertwerden, wodurch ein günstiges Übertragungsverhaltenaufrechterhalten wird. Hierbei ist die Öldichtigkeit von Bedeutung,indem die Verschiebung des Piezostellglieds 119 effektivin einen hydraulischen Druck umgewandelt wird, und indem dieserverstärktund zu dem hydraulischen Steuerventil übertragen wird. Es ist daherwünschenswert,dass das Spiel des Kolbens mit großem Durchmesser 122 unddes Kolbens mit kleinem Durchmesser 124 bezüglich derZylinder fürdiese zu gleitenden Kolben minimiert wird, um das Treibstoffentweichenvon der Verschiebungsvergrößerungskammer 123 zuunterdrücken.
    [0006] Nichtsdestotrotzwird es um so schwieriger fürdie Gleitflächender Kolben mit großemund kleinem Durchmesser 122, 124 mit hydraulischem Öl oder Schmieröl beliefertzu werden, wenn das Spiel dieser mit Betonung auf die Öldichtigkeitgesteuert wird. Dies erhöhtdie Gleitreibung der Kolben und kann in den schlechtesten Fällen Adhäsion, Festfressenoder dergleichen zwischen den Zylindern und Kolben verursachen.Im Besonderen ist der Kolben mit kleinem Durchmesser 124 einerschwachen Federkraft einer Feder 128 ausgesetzt und neigtdazu, Probleme der Adhäsion,des Abrasionsverschleißes, etc.zu verursachen, verglichen mit dem Kolben mit großem Durchmesser 122,welcher zu seiner Ursprungsposition unter Kraftaufbringung durcheine Feder 127, die ein starke Federkraft hat, zurückgeführt wird.Als Folge könnteder Kolben mit kleinem Durchmesser 124 fehlschlagen, stabilbetrieben zu werden, trotz Antreiben des Piezostellglieds 119,wodurch die Steuerbarkeit des Ventilelements 118 verschlechtertwerden könnte.
    [0007] Dievorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die vorangehenden Gegebenheitenerlangt. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einTreibstoffeinspritzventil bereitzustellen, das einen Verschiebungsvergrößerungsmechanismushat, bei welchem das Spiel der jeweiligen Gleitabschnitte für eine erhöhte Öldichtigkeitverringert ist, und die Probleme, die aus der Reibung der Kolbengleitabschnitteresultieren, sind füreine verbesserte Steuerbarkeit und Beständigkeit gelöst.
    [0008] Gemäß einemersten Aspekt der vorliegenden Erfindung hat ein Treibstoffeinspritzventileines Verbrennungsmotors ein Düsenteilmit einer Einspritzbohrung fürdas Einspritzen von Treibstoff, der von einem Treibstoffzuführkanalzugeführtwird. Das Öffnenund Schließender Einspritzbohrungen ist unbehindert durch eine Düsennadelumschaltbar. Das Treibstoffeinspritzventil hat ebenso ein Gegendrucksteuerteil,das eine hydraulische Steuerkammer für das Aufbringen von Druckauf die Düsennadelin eine Ventil-schließendeRichtung hat, wobei die hydraulische Steuerkammer und eine Niederdruckquellemiteinander verbunden/voneinander getrennt werden, nämlich durchein Steuerventil, sodass die hydraulische Steuerkammer und die Niederdruckquellezwischen einem Verbindungszustand und einem abgeschnittenen Zustandumgeschalten werden. Ein Antriebsteil treibt das Steuerventil an.
    [0009] DasAntriebsteil hat eine Verschiebungsübertragungskammer für das Erhöhen/Verringerneines Drucks in Übereinstimmungmit der Verschiebung eines Stellglieds, und ein Kolbenbauteil für das Aufnehmendes Drucks der Verschiebungsübertragungskammer,um in einem Zylinder zu gleiten. Das Kolbenbauteil drückt dasSteuerventil nach unten, um dieses an dessen Ende zu öffnen. DieGleitfläche desKolbenbauteils ist mit einer Überzugsschichtbeschichtet, die aus einem Material mit niedriger Reibung hergestelltist.
    [0010] Gemäß der obenbeschriebenen Anordnung hat der Überzugoder die Schicht, die auf der Gleitfläche ausgebildet ist, die Auswirkung,dass das Gleiten des Kolbenbauteils verbessert wird. Dies schaffteinen Aufbau, der frei von einer Erhöhung des Reibungswiderstandesist, selbst bei einer Umgebung, bei welcher Ölschichten (Ölfilm) leichtausgehen oder abgestreift werden können, d.h., wenn das Spielverringert wird, um kleine Verschiebungen des Stellglieds zu demKolbenbauteil effektiv zu übertragen. Esist deshalb möglich,eine hochentwickelte Spielsteuerung auszuüben, um die Öldichtigkeitdes Verschiebungsübertragsmechanismuszu sichern und Probleme der Adhäsion,des Verschleiß unddergleichen, die von einer Erhöhungdes Reibungswiderstandes resultieren, zu vermeiden. Als eine Folge kannsowohl eine hohe Energiekonvertierungseffizienz als auch ein stabilerSteuerventilbetrieb fürein Hochleistungs- und Hochbeständigkeits-Treibstoffeinspritzventilerreicht werden.
    [0011] Gemäß einemzweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung hat ein Treibstoffeinspritzventileines Verbrennungsmotors ein Düsenteil,das eine Einspritzbohrung fürdas Einspritzen von Treibstoff, der von einem Treibstoffzuführkanalzugeführtwird, hat, wobei das Öffnenund Schließender Treibstoffeinspritzbohrung durch eine Düsennadel unbehindert umschaltbarist. Das Treibstoffeinspritzventil hat ein Gegendrucksteuerteil,das eine hydraulische Steuerkammer für das Aufbringen eines Drucksauf die Düsennadelin eine VentilschließendeRichtung hat, wobei die hydraulische Steuerkammer und eine Niederdruckquellemiteinander verbunden/voneinander getrennt werden, nämlich durchein Steuerventil, sodass die hydraulische Steuerkammer und die Niederdruckquellezwischen einem Verbindungszustand und einem abgeschnittenen Zustandumschaltbar sind. Ein Antriebsteil treibt das Steuerventil an.
    [0012] DasAntriebsteil hat ein erstes Kolbenbauteil, das durch ein Stellgliedangetrieben wird, um innerhalb eines Zylinders zu gleiten, eineVerschiebungsübertragungskammerfür dasErhöhen/Verringerneines Drucks in Übereinstimmungmit einer Verschiebung des ersten Kolbenbauteils, und ein zweitesKolbenbauteil fürdas Aufnehmen des Drucks der Verschiebungsübertragungskammer, um innerhalbeines Zylinders zu gleiten und das Steuerventil herunterzudrücken, umdieses an dessen Ende zu öffnen. DieGleitflächedes zweiten Kolbenbauteils ist mit einer Überzugsschicht beschichtet,die aus einem Material mit niedriger Reibung hergestellt ist.
    [0013] Gemäß dem obenbeschriebenen Aufbau hat die Überzugsschicht,die auf der Gleitflächeausgebildet ist, die Auswirkung, dass das Gleiten des zweiten Kolbenbauteilsverbessert wird. Dies verwirklicht einen Aufbau, der frei von einemAnstieg des Reibungswiderstandes ist, selbst bei einer Umgebung,bei welcher Ölschichtenleicht ausgehen oder abgestriffen werden können, d.h. wenn das Gleitspiel verringertwird, um kleine Verschiebungen des ersten Kolbenbauteils zu demzweiten Kolbenbauteil effektiv zu übertragen. Es ist deshalb möglich, einehochentwickelte Zwischenraumsteuerung auszuüben, um die Öldichtigkeitdes Verschiebungsübertragungsmechanismuszu sichern und Probleme der Adhäsion, desVerschleiß unddergleichen, die aus einem Anstieg des Reibungswiderstandes resultieren,zu vermeiden. Als Folge kann sowohl eine hohe Energieumwandlungseffizienzals auch ein stabiler Steuerventilbetrieb für ein Hochleistung- und Hochbeständigkeits-Treibstoffeinspritzventilerreicht werden.
    [0014] Beidem Treibstoffeinspritzventil gemäß einem dritten Aspekt dervorliegenden Erfindung ist die Gleitfläche des ersten Kolbenbauteilsmit einer Schicht beschichtet, die aus einem Material mit niedrigerReibung hergestellt ist. Neben dem zweiten Kolbenbauteil ist daserste Kolbenbauteil ebenso mit der Beschichtung ausgestattet. Dieslässt eineVerringerung des Reibungswiderstandes zu und erhöht daher den Effekt der Vermeidungvon Adhäsion,Verschleiß, etc.Es ist daher möglich,das Antreiben des Steuerventils durch den Verschiebungsvergrößerungsmechanismuszu stabilisieren und den Betrieb der Gleitbauteile abzusichern,wodurch ein Treibstoffeinspritzventil erlangt wird, das eine hoheEffizienz und eine exzellente Einspritzsteuerung hat.
    [0015] Beidem Treibstoffeinspritzventil gemäß einem vierten Aspekt dervorliegenden Erfindung ist die Beschichtung zumindest aus einerMaterialart hergestellt, die von der aus WC/C, CrC/C, DLC und CrN bestehendenGruppe ausgewähltwird. Noch genauer wird die vorhergehende Auswirkung durch die Verwendungder Überzugsschichten,die aus WC/C, CrC/C, DLC, CrN, etc. hergestellt sind, erhalten.Diese Überzugsschichtenhaben geringe Reibungskoeffizienten und eine hohe Härte, undverhindern eine Adhäsion,einen abrasiven Verschleiß unddergleichen, der Kolbengleitabschnitte und erhalten günstige Betriebe über einlange Zeitspanne aufrecht.
    [0016] Beidem Treibstoffeinspritzventil gemäß einem fünften Aspekt der vorliegendenErfindung sind das erste Kolbenbauteil und das zweite Kolbenbauteiljeweils gleitend in einem ersten Zylinder und einem zweiten Zylinderuntergebracht, die koaxial in einem einzelnen Zylinder-ausbildendenBauteil ausgebildet sind. Ein Raum, der zwischen den gegenüberliegendenFlächendes ersten Kolbenbauteils und des zweiten Kolbenbauteils ausgebildetist, ist mit hydraulischem Ölausgefüllt,um die Verschiebungsübertragungskammerzu bilden. Speziell kann die Verschiebungsübertragungskammer leicht durchgleitendes Unterbringen des ersten und zweiten Kolbenbauteils indem einzelnen zylinderausbildenden Bauteil ausgebildet werden, wobeider Spalt zwischen den Zweien mit hydraulischem Öl gefüllt wird.
    [0017] Beidem Treibstoffeinspritzventil gemäß einem sechsten Aspekt dervorliegenden Erfindung ist ein Zwischenraum zwischen dem erstenZylinder oder dem zweiten Zylinder und der Gleitfläche des erstenKolbenbauteils oder des zweiten Kolbenbauteils kleiner oder gleichals 6 μmgemacht. Die Anordnung der vorliegenden Erfindung macht es möglich, denZwischenraum des Gleitabschnitts des ersten Kolbenbauteils oderdes zweiten Kolbenbauteils signifikant zu verringern. Speziell kannder Zwischenraum günstigauf oder unter 6 μmverringert werden, nämlichfür eineabgesicherte Öldichtigkeit.
    [0018] Beidem Treibstoffeinspritzventil gemäß einem siebten Aspekt dervorliegenden Erfindung hat das erste Kolbenbauteil oder das zweiteKolbenbauteil einen beweglichen Bereich von 1 mm oder geringer.Selbst in den Fällen,bei welchen die Gleitstrecken des ersten Kolbenbauteils und deszweiten Kolbenbauteils ebenso bedeutsam klein wie 1 mm oder geringersind und eine nichtgeschmierte Umgebung leicht auftritt, kann dievorliegende Erfindung angewendet werden, um geringe Reibungskräfte für das günstige Gleitenaufrechtzuerhalten.
    [0019] Beidem Treibstoffeinspritzventil gemäß einem achten Aspekt der vorliegendenErfindung gleitet das erste Kolbenbauteil oder das zweite Kolbenbauteilbei hohen Frequenzen von 5 bis 25 kHz. Speziell bei der Anordnung,bei welcher das erste Kolbenbauteil und das zweite Kolbenbauteilmit geringen Verschiebungen bei hohen Frequenzen von 5 bis 25 kHzgleiten, ist die Anwendung der vorliegenden Erfindung höchst effektiv.Hierbei könnendie Reibungskoeffizienten verringert werden, um ein günstigesGleitvermögenaufrechtzuerhalten.
    [0020] Beidem Treibstoffeinspritzventil gemäß einem neunten Aspekt dervorliegenden Erfindung fungiert die Verschiebungsübertragungskammerals eine Verschiebungsvergrößerungskammerfür das Vergrößern vonVerschiebungen in Übereinstimmung miteinem Unterschied des Durchmessers zwischen dem ersten Kolbenbauteil,welches einen größeren Durchmesserhat, und dem zweiten Kolbenbauteil, welches einen kleineren Durchmesserhat. Die Kombination aus einem Kolben mit großem Durchmesser und einen Kolbenmit kleinem Durchmesser ist vorzuziehen, da die Verschiebungsvergrößerungskammer, diezwischen diesen Kolben ausgebildet ist, die Verschiebungen in Übereinstimmungmit dem Unterschied zwischen den Durchmessern der zwei Kolben für die Verstärkung und Übertragungvergrößern kann.
    [0021] DasTreibstoffeinspritzventil gemäß einem zehntenAspekt der vorliegenden Erfindung ist das Treibstoffeinspritzventileines Verbrennungsmotors gemäß einemder Aspekte 1 bis 5, wobei die Überzugsschichteine Dicke von 5 μmoder geringer hat. Im Hinblick auf die Materialkosten und Sprödigkeit benötigt die Überzugsschichtnicht eine Dicke von mehr als dem minimal Notwendigen, um einengeringen Reibungskoeffizienten fürdas erhöhteGleitvermögenzu erreichen. Speziell kann die Überzugsschicht,die eine Dicke von ungefähr5 μm oderweniger hat, eine hinreichende Auswirkung bereitstellen.
    [0022] Beider Erfindung gemäß einemelften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Stellglied ein Piezostellglied.Die Verwendung von einem Piezostellglied, das günstige Ansprecheigenschaften hat,kann die Auswirkung der vorliegenden Erfindung erhöhen.
    [0023] 1 ist eine allgemeine Querschnittsansichteines Treibstoffeinspritzventils eines ersten Ausführungsbeispiels,bei welchem die vorliegende Erfindung angewandt wird;
    [0024] 2 ist eine vergrößerte Querschnittsansichtvon Teilen des Einspritzventils gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
    [0025] 3 ist eine grafische Darstellungder Auswirkung der vorliegenden Erfindung; und
    [0026] 4 ist eine allgemeine Querschnittsansichteines herkömmlichenTreibstoffeinspritzventils.
    [0027] Nachstehendwird ein Ausführungsbeispiel dervorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine Darstellung,die den allgemeinen Aufbau eines Treibstoffeinspritzventils 1 gemäß der vorliegendenErfindung zeigt. Hierbei wird sich die Beschreibung mit einem Beispieleiner Anwendung bei einem Treibstoffeinspritzsystem mit gemeinsamerKraftstoffleitung eines Dieselmotors befassen. Das Treibstoffeinspritzventil 1 istbei jedem Zylinder des Dieselmotors platziert. Ein mit hohem Druckbeaufschlagter Treibstoff (von 20 bis 200 MPa) wird diesem von einemexternen Hochdruckstauraum oder einer gemeinsamen Kraftstoffleitung (nichtgezeigt) in diesem Fall zugeführt.Treibstoff wird der gemeinsamen Kraftstoffleitung von einem Treibstofftankunter Druck durch eine Hochdruckzuführpumpe zugeführt, unddarin bei einem vorbestimmten Hochdruck, der gleich dem Einspritzdruck ist,untergebracht.
    [0028] DasTreibstoffeinspritzventil 1 hat einen Düsenkörper 56, in dem eineDüsennadel 5 untergebrachtist. Ein Distanzstück 9 undein Düsenhalter 16 sindgestapelt und fest überdem Düsenkörper 56 durcheine Arretiermutter (nicht gezeigt) fixiert. Das Treibstoffeinspritzventil 1 istso befestigt, dass ein Düsenteil 101 ander Unterseite des Düsenhalters 16 ineine Verbrennungskammer (nicht gezeigt) hervorragt. Das Mittelteildes Treibstoffeinspritzventils 1 bildet ein Gegendrucksteuerteil 102,das ein Ventilelement 4 als ein Steuerventil hat. Das obereEnde bildet ein Antriebsteil 103, das ein Piezostellglied 2 hat. EineHochdrucköffnung 12,die eine Verbindung mit der gemeinsamen Kraftstoffleitung herstellt,ist an einer oberen Seite des Treibstoffeinspritzventils 1 angefertigt.Die Hochdrucköffnung 12 stehtmit einem Hochdruckweg 121 in Verbindung, der als ein Treibstoffzuführkanaldient. Eine Niederdrucköffnung 13, dieeine Verbindung mit einer Niederdruckquelle oder einem externenNiederdruckstauraum, sowie den Treibstofftank, herstellt, ist aneiner oberen Seite angefertigt, die der Hochdrucköffnung 12 gegenüberliegt.Die Niederdrucköffnung 13 stellteine Verbindung mit einem Ablassweg 131 her.
    [0029] DasDüsenteil 101 hateine in Längsrichtung weisendeBohrung, die in dem unteren Teil des Düsenkörpers 56 ausgebildetist, in welcher eine gestufte Düsennadel 5 verschiebbargehalten wird. Ein ringförmigausgebildeter Ölstauraum 54 istum einen Nadelventilteil (unter Hälfte mit kleinem Durchmesser) 52 derDüsennadel 5 ausgebildet.Der Ölstauraum 54 stehtimmer mit dem Hochdruckweg 121 in Verbindung, welchem mithohem Druck beaufschlagter Treibstoff von der gemeinsamen Kraftstoffleitung zugeführt wird.Ein Saugteil 57 ist unter dem Ölstauraum 54 ausgebildetund steht mit diesem in Verbindung. Einspritzlöcher 51 für das Treibstoffeinspritzen sinddurch die Wand angefertigt, die das Saugteil 57 ausbildet.
    [0030] DieStufe an der Grenze zwischen dem Ölstauraum 54 und demSaugteil 57 ist als ein Nadelsitz 55 gestaltet.Wenn die Düsennadel 5 beiihrer unteren Position (Bodenposition) ist, sitzt das konische Endedes Nadelventilteils 52 auf diesem Nadelsitz 55,wodurch die Treibstoffzufuhr von dem Ölstauraum 54 zu denEinspritzlöchern 51 unterbrochenist. Wenn die Düsennadel 5 vondem Düsensitz 55 weggehobenwird, wird das Saugteil 57 für die Treibstoffeinspritzunggeöffnet.
    [0031] DerRaum, der durch das obere Ende der Düsennadel 5 als eineKammerwand festgelegt ist, ist eine hydraulische Steuerkammer 6.Die hydraulische Steuerkammer 6 wird mit Steueröl oder Treibstoffvon dem Hochdruckweg 121 durch eine Hauptöffnung 81 undeiner Ventilkammer 42 versorgt. Die hydraulische Steuerkammer 6 stehtebenso mit dem Hochdruckweg 121 durch eine Nebenöffnung 82 die ganzeZeit in Verbindung, wodurch der Gegendruck der Düsennadel 5 erzeugtwird. Dieser Gegendruck wirkt nach unten auf die Düsennadel 5 undspannt die Düsennadel 5 ineine Ventil-schließendeRichtung zusammen mit einer Feder 61 vor, die in der hydraulischenSteuerkammer 6 untergebracht ist. Unterdessen wirkt dermit hohem Druck beaufschlagte Treibstoff in dem Ölstauraum 54 nachoben auf eine Nadelstufe 53 und die konische Endfläche derDüsennadel 5,wodurch die Düsennadel 5 ineine sitzverlassende Richtung vorgespannt wird.
    [0032] DasGegendrucksteuerteil 102 hat einen Drei-Wege-Ventilaufbau, dasdie Ventilkammer 42 und das Ventilelement 4 aufweist.Die Ventilkammer 42 steht immer mit der hydraulischen Steuerkammer 6 durchdie Hauptöffnung 81 inVerbindung. Das Ventilelement 4, ein Steuerventil, istin der Ventilkammer 42 angeordnet. Die Sitzposition desVentilelements 4 wird umgeschalten, um den Gegendruck derDüsennadel 5 zusteuern. Eine Hochdruckkammer 43 für die Verbindung mit dem Hochdruckweg 121 durcheinen Verbindungskanal 83 mündet in dem unteren Zentrum(Bodenzentrum) der Ventilkammer 42. Eine Absteuerbohrung 91,die in dem Zentrum der Decke von dieser geöffnet ist, steht mit einerAbsteuerkammer 44 in Verbindung, die einen Kolben 32 mitkleinem Durchmesser, der späterbeschrieben wird, unterbringt. Auslasskanäle 73 sind in demDistanzstück 9 ausgebildet.Die Absteuerkammer 44 ist an einem Verbindungsabschnittzwischen dem Distanzstück 9 unddem Düsenhalter 16 ausgebildet.
    [0033] DasVentilelement 4 ist an einem Kolben ausgebildet, der zueiner vertikalen Bewegung im Stande ist. Dieser hat ein Ventilteilmit großemDurchmesser 41, das in der Ventilkammer 42 untergebrachtist und einen Gleitabschnitt, der innerhalb der in Längsrichtungweisenden Bohrung, die zu der Hochdruckkammer 43 führt, gleitet.Das schmale Teil fürdas Verbinden des Ventilteils 41 und des Gleitabschnittsliegt in der Hochdruckkammer 43 und ist so aufgebaut, dassder mit hohem Druck beaufschlagte Treibstoff in die Ventilkammer 42 durchden Umfangsraum von diesem strömt.Wenn das Ventilelement 4 angehoben wird, sitzt die obereEndfläche desVentilteils 41 auf einem Niederdrucksitz 4a, um dieVentilkammer 42 und die Absteuerkammer 44 voneinander abzuschneidenoder zu teilen. Folglich steht die hydraulische Steuerkammer 6 mitdem Hochdruckweg 121 überdie Hauptöffnung 81 unddie Ventilkammer 42 so in Verbindung, dass der Gegendruckder Düsennadel 5 ansteigt,um die Düsennadel 5 herabzusetzenund abzusetzen.
    [0034] Wenndas Ventilelement 4 herabgelassen wird, sitzt die untereKegelflächedes Ventilteils 41 auf einem Hochdrucksitz 4b,um die Ventilkammer 42 und die Hochdruckkammer 43 voneinanderabzuschneiden. Folglich steht die hydraulische Steuerkammer 6 mitder Niederdrucköffnung 13 durchdie Öffnung 81,die Ventilkammer 42 und die Absteuerkammer 44 inVerbindung. Der Gegendruck der Düsennadel 5 verringertsich, um die Düsennadel 5 zu lösen.
    [0035] DerRaum unterhalb des Gleitabschnitts des Ventilelements 4 bringteine Ventilelementfeder 411 unter, die das Ventilelement 4 nachoben spannt. Da der Sitzdurchmesser des Niederdrucksitzes 4a,der Sitzdurchmesser des Hochdruckmessers 4b und der Durchmesserdes Gleitabschnitts im Allgemeinen die gleichen sind, gleichen sichdie Kraft fürdas Vorspannen des Ventilelements 4 nach oben und die Kraftfür dasVorspannen desselben nach unten im Allgemeinen miteinander aus.Dies erlaubt eine Verringerung der Antriebskraft, die notwendigist, um das Ventilteil 41 so herunterzulassen, dass diesesden Niederdrucksitz 4a zum Zeitpunkt der Treibstoffeinspritzung verlässt. DieSitzdurchmesser des Niederdrucksitzes 4a und des Hochdrucksitzes 4b sindvorzugsweise geringfügiggrößer alsder Durchmesser des Gleitabschnitts gemacht.
    [0036] DerBetriebszustand des Gegendrucksteuerteils 102 wird durchdas Ventilelement 4 umgeschalten, das durch das Antriebsteil 103 druckgetrieben wird.Das Antriebsteil 103 hat das Piezostellglied 2, einenPiezokolben 23, ein erstes Kolbenbauteil oder einen Kolbenmit großemDurchmesser 31 und ein zweites Kolbenbauteil oder einenKolben mit kleinem Durchmesser 32, welche koaxial in demDüsenhalter 16 angeordnetsind. Das Piezostellglied 2 ist typisch und hat einen Kondensatoraufbau,bei welchem PZT oder andere piezoelektrische, keramische Schichten undElektrodenschichten wechselweise geschichtet (laminiert) sind. DieRichtung der Schichtung (Lamination), d.h. die Vertikalrichtung,deckt sich mit der Expansionsrichtung/Kontraktionsrichtung. DasPiezostellglied 2 expandiert/kontrahiert, wenn eine Spannungvon einem Antriebskreis (nicht gezeigt) durch dessen zwei Leiteranschlüsse 21, 22 aufgebrachtwird, oder wenn eine Ladung durch denselben Aufbau entladen wird.
    [0037] DerPiezokolben 23 ist in fester Verbindung mit der Unterseitedes Piezostellglieds 2 und führt eine Vertikalbewegung aus,die einheitlich mit der Expansion/Kontraktion des Piezostellglieds 2 ist.Der Kolben mit großemDurchmesser 31 und der Kolben mit kleinem Durchmesser 32 sindin einem Zylinderkörper 7 untergebracht.
    [0038] Nunwird der Aufbau der charakteristischen Teile der vorliegenden Erfindungbezugnehmend auf 2 imDetail beschrieben. Wie gezeigt ist der Zylinderkörper 7 imAllgemeinen in zylindrischer Gestalt. Dieser wird nach unten vorgespanntund auf dem oberen Ende des Distanzstücks 9 durch eine Federdes Kolbens mit großemDurchmesser 33 mit Druck beaufschlagt, die um die obere Hälfte desKolbens mit großemDurchmesser 31 angeordnet ist. Die untere Fläche (Bodenfläche) desZylinderkörpers 7 bildeteine obere Wand (Deckenwand) der Absteuerkammer 44 aus.Die obere Flächedes Zylinderkörpers 7 bildetdie untere Wand (Bodenwand) von einer Federkammer 34 aus,die die Feder des Kolbens mit großem Durchmesser 33 unterbringt.Ein erster Zylinder oder ein Zylinder des Kolbens mit großem Durchmesser 71 undein zweiter Zylinder oder ein Zylinder des Kolbens mit kleinem Durchmesser 72 werdenin den Zylinderkörper 7 eingesetzt.Die Zylinder der Kolben 71, 72 bringen jeweilsdie untere Hälftedes Kolbens mit großemDurchmesser 31 und die obere Hälfte des Kolbens mit kleinemDurchmesser 32 gleitend unter. Die Feder des Kolbens mitgroßemDurchmesser 33 spannt den Flansch, der an dem oberen Endedes Kolbens mit großemDurchmesser 31 angeordnet ist, nach oben vor, wodurch aufdem Piezostellglied 2 eine voreingestellte Kraft in dieKontraktionsrichtung durch den Piezokolben 23 aufgebrachtwird.
    [0039] DerRaum, der von der unteren Flächedes Kolbens mit großemDurchmesser 31, der oberen Fläche des Kolbens mit kleinemDurchmesser und dem inneren Umfangsbereich des Zylinderkörpers 7 umgebenist, ist mit Treibstoff gefüllt,um eine Verschiebungsvergrößerungskammer 3 alseine Verschiebungsübertragungskammerzu bilden. Der Kolben mit großemDurchmesser 31, der Kolben mit kleinem Durchmesser 32 unddie Verschiebungsvergrößerungskammer 3 stelleneinen Verschiebungsvergrößerungsmechanismusdar, welcher die Verschiebung des Piezostellglieds 2 in Übereinstimmungmit dem Unterschied zwischen den Durchmesser der Kolben mit großem undmit kleinem Durchmesser 31, 32 für die Übertragungvergrößert.
    [0040] Dieuntere Hälftedes Kolbens mit kleinem Durchmesser 32 liegt in der Absteuerkammer 44 und wirdnach unten durch eine Feder des Kolbens mit kleinem Durchmesser 322 vorgespannt,die zwischen dem Flansch auf dem Umfang und der oberen Wand derAbsteuerkammer 44 angeordnet ist. Ein Druckstift 321 andem Ende des Kolbens mit kleinem Durchmesser 32 erstrecktsich aus der Absteueröffnung 91 undsteht mit dem oberen Ende des Ventilelements 4 (siehe 1) in Berührung.
    [0041] DieAbsteuerkammer 44 und die Federkammer 34 stehenmiteinander übereine Vielzahl von Verbindungskanälen 74 inVerbindung, die zwischen flachen Einschnitten in der äußeren Umfangswand desZylinderkörpers 7 undder inneren Umfangswand des Düsenhalters 16 ausgebildetsind. Die flachen Einschnitte laufen einzeln in Längsrichtungin dem äußeren Umfangdes zylindrischen Körpers 7.Zum Beispiel sind die flachen Einschnitte an vier Umfangspositionenausgebildet, sodass diese symmetrisch um die Achse des Zylinderkörpers sind.Die unteren Enden (Bodenenden) der entsprechenden Verbindungskanäle 74 stehenmit der Absteuerkammer 44 durch die Ablasskanäle 73 inVerbindung, welche an vier Positionen in der unteren Fläche (Bodenfläche) desZylinderkörpers 7 ausgebildetsind. Folglich wird der von der Absteueröffnung 91 zu der Absteuerkammer 44 abzulassenderTreibstoff schnell in die Federkammer 34 durch die Ablasskanäle 73 unddie Verbindungskanäle 74 abgelassen.Die Federkammer 34 bildet einen Teil des Abflusswegs 131 ausund steht mit der Niederdrucköffnung 13 inVerbindung.
    [0042] Indem vorliegenden Ausführungsbeispiel sinddie Gleitflächendes Kolbens mit großemDurchmesser 31, die innerhalb des Zylinders des Kolbens mitgroßem Durchmesser 71 gleitet,und die Gleitflächedes Kolbens mit kleinem Durchmesser 32, die in dem Zylinderdes Kolbens mit kleinem Durchmesser 72 gleitet, mit Überzugsschichten 31a, 32a ausgestattet,die aus einem Material hergestellt sind, das jeweils einen niedrigenReibungskoeffizient hat. Noch genauer sind diese Überzugsschichten 31a, 32a passendaus Hartstoff hergestellt, der einen niedrigen Reibungskoeffizienthat, solcher wie WC/C, CrC/C, DLC (diamantähnlicher Kohlenstoff) und CrN. WC/C,CrC/C und DLC haben gewöhnlicherweise Reibungskoeffizientenin der Größenordnungvon 0,1. CrN hat gewöhnlicherweiseeinen Reibungskoeffizienten in der Größenordnung von 0,2. Eine Vielzahl vonSchichten dieser Materialien kann so beschichtet werden, dass diese Überzugsschichten 31a, 32a auszubilden.Die DLC Schichten sind harte Kohlenstoffschichten von sogenanntenamorphen Phasen, die typischerweise eine Härte um 1500 bis 4000 HV haben.Eine WC/C Kombination davon, d.h., WC/C + DLC hat beispielsweiseeine Schichthärtevon 1500 bis 3000 HV in etwa.
    [0043] Die Überzugsschichten 31a, 32a werdentypischerweise durch Beschichten der Gleitabschnitte des Kolbensmit großemDurchmesser 31 und des Kolbens mit kleinem Durchmesser 32 mitden vorhergehenden verschiedenen Materialien durch Verwendung solcheines schichtausbildenden Verfahrens wie CVD und PVD (Zerstäubung, Ionenbeschichtung (ionplating)) ausgebildet. Der Kolben mit großem Durchmesser 31 undder Kolben mit kleinem Durchmesser 32 werden aus verschiedenenStahlmaterialien hergestellt, solche wie SKH51, SUJ, und SKD. Daes schwierig ist, Metall direkt mit DLC zu beschichten, werden DLCBeschichtungen wünschenswerterweiseauf Vorbeschichtungen von WC/C, CrC/C oder dergleichen aufgebracht.
    [0044] Die Überzugsschichten 31a, 32a habenvorzugsweise eine Dicke von 5 μmoder kleiner. Der Grund hierfürist, dass die Überzugsschichten 31a, 32a dieeine Dicke von 5 μmoder so oder kleiner haben, die hinreichende Auswirkung bereitstellenkönnen,nämlichdie Reibungskoeffizienten verringern und verhindern, dass Verschleiß, Adhäsion, etc.bei den Kolbengleitflächenauftritt. Eine Dicke über5 μm kannandererseits leicht Probleme mit Sprödigkeit machen und hohe Kostenverursachen. Aufgrund dieser Überzugsschichten 31a, 32a,die einen niedrigen Reibungskoeffizienten und eine hohe Härte haben,kann das Spiel der Gleitabschnitte zwischen den Kolben mit großen undkleinen Durchmessern 31, 32 und den Zylindernder Kolben mit großenund kleinen Durchmessern 71, 72 verringert werden,beispielsweise gleich oder kleiner als 6 μm, mit einer signifikanten Verbesserungder Öldichtigkeitoder Abdichtung des Öls.
    [0045] AlsNächsteswird eine Beschreibung des grundlegenden Betriebs des Treibstoffeinspritzventils 1 gegeben,das den vorhergehende Aufbau hat. In 1 wirddas Ventilelement 4 durch den Treibstoffdruck in der Ventilkammer 42 undder Federkraft der Ventilelementfeder 411 nach oben vorgespannt, wenndas Piezostellglied 2 kontrahiert wird, damit das Ventilelement 4 aufden Niederdrucksitz 4a sitzt. Da die Absteueröffnung 91,die zu der Absteuerkammer 44 führt, geschlossen ist, herrschtin der hydraulischen Steuerkammer 6 ein hoher Druck unddie Düsennadel 5 sitztauf dem Düsensitz 55.Bei diesem Zustand wird eine positive Hochspannung (100 bis 220V)zwischen den Leiteranschlüssen 21, 22 des Piezostellglieds 2 aufgebracht.Das Piezostellglied 2 expandiert folglich axial proportionalzu der Spannung (10 bis 40 μm),und verursacht eine Verschiebung des Piezokolbens 23.
    [0046] DerPiezokolben 23 verursacht eine Verschiebung und treibtdementsprechend den Kolben mit großem Durchmesser 31 an,wodurch der hydraulische Druck der Verschiebungsvergrößerungskammer 3 erhöht wird.Dieser Anstieg des hydraulischen Drucks bewegt den Kolben mit kleinemDurchmesser nach unten (20 bis 30 μm). Der Druckstift 321 ander Unterseite drücktdas Ventilelement 4 nach unten gegen die Summe aus derFederkraft der Ventilelementfeder 411 und der hydraulischenKraft, die auf das Ventilelement 4 wirkt, sodass das Ventilelement 4 sichvon dem Niederdrucksitz 4a bewegt. Als Folge gelangt dieVentilkammer 42 mit der Absteuerkammer 44 in Verbindungund passt sich dann an dem Hochdrucksitz 4b ein, wodurchdie Ventilkammer 42 und die Hochdruckkammer 43 voneinander abgeschnittensind. Es folgt, dass der Treibstoff aus der hydraulischen Steuerkammer 6 strömt, welche immermit der Ventilkammer 42 in Verbindung steht, nämlich strömt der Treibstoffin den Abflussweg 131 durch die Ventilkammer 42,die Absteuerkammer 44, die Ablasskanäle 73 und die Verbindungskanäle 74. Diehydraulische Steuerkammer erlebt einen Druckabfall und der Gegendruckder Düsennadel 5 fällt unterden Druck des Ölstauraums 54,welcher nach oben auf die Düsennadelstufe 53 wirkt.Dies hebt die Düsennadel 5 vondem Düsensitz 55 ab.Folglich kommen die Einspritzlöcher 51 undder Ölstauraum 54 miteinanderin Verbindung, wodurch die Treibstoffeinspritzung begonnen wird.
    [0047] Anschließend kontrahiertdas Piezostellglied 2 zu seiner ursprünglichen Länge, wenn die Spannung durchdie Leiteranschlüsse 21, 22 desPiezostellglieds 2 auf Null verringert wird. Der Piezokolben 23,der Kolben mit großemDurchmesser 31, der Kolben mit kleinem Durchmesser 32,und das Ventilelement 4 kehren ebenso zu ihren Ursprungspositionenzurück.Als Folge verlässtdas Ventilelement 4 den Hochdrucksitz 4b und passtsich in Niederdrucksitz 4a ein. Dies schneidet die Ventilkammer 42 und dieAbsteuerkammer 44 voneinander ab, sodass der mit hohemDruck beaufschlagte Treibstoff, der von der Hochdruckkammer 43 durchdie Hauptöffnung 81 einströmt und dermit hohem Druck beaufschlagte Treibstoff, der von der Hauptöffnung 82 einströmt, denDruck der hydraulischen Steuerkammer 6 wieder erhöht. Folglichsitzt die Düsennadel 5 andem Düsensitz 55,um die Verbindung zwischen den Einspritzlöchern 51 und dem Ölstauraum 54 zuunterbrechen, wodurch die Treibstoffeinspritzung angehalten wird.
    [0048] Hierbeiwird das Spiel um den Kolben mit großem Durchmesser 31 unddas um den Kolben mit kleinem Durchmesser 32 vorzugsweiseso klein wie möglich(beispielsweise 6 μmoder kleiner) festgelegt, um der erhöhten Öldichtigkeit des Verschiebungsvergrößerungsmechanismuswegen. Nichtsdestotrotz haben die Kolben mit großen und kleinen Durchmesser 31, 32 typischerweiseeinen kleinen beweglichen Bereich, wie 1 mm oder kleiner, und gleitenbei hohen Frequenzen von 5 bis 25 kHz mit der Neigung, eine nichtgeschmierteUmgebung zu erzeugen. In diesem Fall hat der ungefährer herkömmlicheAufbau, wie in 4 gezeigt,das Problem, dass die Ölschichtausgeht und die Reibungswiderständesteigen, wodurch der Verschleiß des Kolbensmit großemDurchmesser 31 und des Kolbens mit kleinem Durchmesser 32 begünstigt wird. Wennals eine Lösungdas Spiel expandiert wird, kann ein anderes Problem auftreten, dadie hydraulischen Drückeentweichen und der Verlust des Verschiebungsvergrößerungsmechanismuserhöht wird.
    [0049] Demgegenüber können gemäß des Aufbaus desvorliegenden Ausführungsbeispielsdie Überzugsschichten 31a, 32a dieUmfangsbereiche der Kolben mit großem und kleinem Durchmesser 31, 32 miteinem Aufbau versehen, der frei von einem Anstieg des Reibungswiderstandesist, selbst in einer schlecht geschmierten Umgebung. Folglich können dasSpiel der Gleitabschnitte reduziert werden, um die Öldichtigkeitzu erhöhenund die Energieverluste zu verringern. Ansonsten kann das Gleitvermögen desKolbens verbessert werden, um solche Probleme wie Adhäsion undVerschleiß zuvermeiden. Darüberhinaus kann der Unterschied der thermischen Verformung durch dieTreibstoffströmungund das Treibstoffentweichen durch die kleinen Zwischenräume um dieKolben mit großemund kleinem Durchmesser 31, 32 abgefangen werden,selbst wenn das Piezostellglied 2 und die Kolben mit großem undkleinem Durchmesser 31, 32 aus unterschiedlichenMaterialien hergestellt sind und daher sich in der thermischen Verformungunter Nutzung der Umgebung unterscheiden. Auf diese Weise sichertdas Eingreifen des hydraulischen Drucks die Übertragung der Verschiebungdes Piezostellglieds 2.
    [0050] 3 ist eine grafische Darstellung,die die Auswirkung der vorliegenden Erfindung zeigt. Das Treibstoffeinspritzventil,das den obigen Aufbau von
    [0051] 1 hat, wurde auf Verschleißwiderstand evaluiert,nämlichfür Situationen,bei welchen keine Oberflächenbehandlungauf die Gleitflächedes Kolbens mit kleinem Durchmesser angewandt wurde, bei welcheneine Komposite-Plating-Beschichtung (composite plating film) (NI-P+ PTFE) an den Kolbengleitflächenausgebildet wurde und bei welchen die Überzugsbeschichtungen (WC/C-Überzugsfilm, CrN-Überzugsfilm)der vorliegenden Erfindung auf dieser ausgebildet waren. Die Ergebnissesind im Vergleich dargestellt. Die Evaluationsbedingungen warenwie folgt: Druck der gemeinsamen Kraftstoffleitung Pc = 20 MPaLeckgegendruck = 0,05 MPa Zeitdauer des Dauerversuchs = 24Stunden (Dauertests)
    [0052] Wieaus der grafischen Darstellung offensichtlich ist, verursachte derKolben mit kleinem Durchmesser 32 Verschleiß an dessenUmfangsbereich an dem Ende, das näher an der Verschiebungsvergrößerungskammer 3 ist,wenn keine Oberflächenbehandlunggegeben war. Mit der Verbundsüberzugsschicht(Ni-P + PTFE) wurden keine Spuren von adhäsivem Verschleiß vermerkt,wohingegen geringfügigeKratzer, alle um diesen herum, gefunden wurden. Im Gegensatz dazuwurde in beiden Fällen keineSpur von Verschleiß vermerkt,bei welchen die WC/C-Überzugsschichtder vorliegenden Erfindung ausgebildet war und bei welchen die CrN-Überzugsschichtausgebildet war. Außerdemzeigten die Herauszieh-Kräftebedeutsame Verringerungen, verglichen mit dem Fall, bei welchemkeine Oberflächenbehandlunggegeben war, nämlichmit einem Abfall der Reibungskraft und einer großen Verbesserung des Gleitvermögens, wenndie Überzugsschichten dervorliegenden Erfindung ausgebildet wurden. Zusätzlich änderten sich die Oberflächenzustände wenigvor und nach dem Dauerversuchs. Dies zeigt, dass die vorliegendeErfindung höchsteffektiv ist, das Gleitvermögenund den Verschleißwiderstandzu verbessern.
    [0053] Wiebeschrieben wurde, ist es gemäß der vorliegendenErfindung möglich,die Gleitabschnitte des Verschiebungsvergrößerungsmechanismus mit hohemSpiel und niedrigem Reibungswiderstand zu gestalten, wodurch einTreibstoffeinspritzventil erreicht wird, das dazu im Stande ist,einen effizienten, stabilen Steuerventilbetrieb auszuführen undexzellent in seiner Beständigkeitist.
    [0054] Indem vorhergehenden Ausführungsbeispielwerden die Kolben mit großemund kleinem Durchmesser 31, 32 so kombiniert,dass diese ein Treibstoffeinspritzventil ausbilden, das zwei Funktionenhat, d.h., die Verschiebungsübertragungsfunktionzwischen Bauteilen mit unterschiedlicher thermischer Verformungund die Verschiebungsvergrößerungsfunktion.Um die Verschiebungsübertragungsfunktionzwischen dem Bauteil mit unterschiedlicher thermischer Verformungzu erreichen, sind jedoch nicht notwendigerweise Kolben mit unterschiedlichen Durchmessernnotwendig. Jede Ausbildung kann verwendet werden, solange diesedie Verschiebung des Stellglieds in hydraulischem Druck umwandelt undein Kolbenbauteil mit demselben antreibt. Zum Beispiel ist es verständlich,dass die vorliegende Erfindung bei einem Treibstoffeinspritzventilangewendet werden kann, das einen Verschiebungsübertragungsmechanismus hat,bei welchem eine Verschiebungsübertragungskammer,die mit Treibstoff gefüllt istund zwischen einem ersten Kolbenbauteil und einem zweiten Kolbenbauteildes gleichen Durchmessers angeordnet ist. Hierbei können die Überzugsschichtenan den Umfangsbereichen des ersten und zweiten Kolbenbauteils mitder gleichen Auswirkung ausgebildet sein.
    [0055] Indem vorhergehenden Ausführungsbeispielhat das Gegendrucksteuerteil 102 einen Drei-Wege-Ventilaufbau.Es ist verständlich,dass die vorliegende Erfindung jedoch ebenso bei einem Treibstoffeinspritzventilangewendet werden kann, dass keinen Drei-Wege-Ventilaufbau hat,sondern einen Zwei-Wege-Ventilaufbau für das Umschalten der Steuerhydraulikkammer 6 undder Absteuerkammer 44 zwischen einem Verbindungszustandund einem abgeschnittenen Zustand. Abwandlungen können ebensobei der Gestalt des Ventilelements 4 und anderen Ausbildungengemacht werden.
    [0056] EinTreibstoffeinspritzventil (1), das ein Verschiebungsvergrößerungsmechanismushat, bei welchem das Spiel der Gleitabschnitte (31, 32)für eineerhöhte Öldichtigkeitverringert wird, hat ein Ventilelement (118), das durchden Verschiebungsvergrößerungsmechanismusangetrieben wird. Das Treibstoffeinspritzventil (1) steuertden Gegendruck einer Düsennadel(5), die eine Einspritzbohrung für das Einspritzen von Treibstoff,der von einem Hochdruckweg zugeführtwird, öffnet/schließt. Der Verschiebungsvergrößerungsmechanismushat einen Kolben mit großemDurchmesser (31), der durch ein Piezostellglied angetriebenwird, einen Kolben mit kleinem Durchmesser (32), der dasVentilelement an dessen Ende nach unten drückt und eine Verschiebungsvergrößerungskammer,die zwischen diesen ausgebildet ist. Die Gleitflächen des Kolbens mit großem Durchmesser(31) und des Kolbens mit kleinem Durchmesser (32)sind mit einer Überzugsschicht(31a, 32a) beschichtet, die aus einem Materialmit geringer Reibung hergestellt sind.
    权利要求:
    Claims (11)
    [1] Ein Treibstoffeinspritzventil (1) einesVerbrennungsmotors aufweisend: ein Düsenteil (101), daseine Einspritzbohrung für dasEinspritzen von Treibstoff festlegt, der von einem Treibstoffzuführkanal(121) zugeführtwird, wobei das Öffnenund Schließender Einspritzbohrung durch eine Düsennadel (5) umschaltbarist; ein Gegendrucksteuerteil (102), das eine hydraulischeSteuerkammer (6) fürdas Aufbringen eines Drucks auf die Düsennadel (5) in eineVentil-schließendeRichtung hat; eine Niederdruckquelle, wobei die Niederdruckquelle unddie hydraulische Steuerkammer (6) durch ein Steuerventil(4) so miteinander verbunden/voneinander getrennt werden,dass die hydraulische Steuerkammer (6) und die Niederdruckquellezwischen einem Verbindungszustand und einem abgeschnittenen Zustandumschaltbar sind; und ein Antriebsteil (103) für das Antreibendes Steuerventils (4), wobei das Antriebsteil (103)hat: eine Verschiebungsübertragungskammer(3) fürdas Erhöhen/Verringerneines Drucks in Übereinstimmungmit der Verschiebung eines Stellglieds (2); und einKolbenbauteil (32), welches den Druck der Verschiebungsübertragungskammer(3) aufnimmt, um innerhalb eines Zylinders (72)zu gleiten, und der das Steuerventil (4) nach unten treibt,um dieses an dessen Ende zu öffnen,wobei eine Gleitflächedes Kolbenbauteils (32) eine Überzugsschicht (32a)hat, die aus einem Material mit geringer Reibung hergestellt ist.
    [2] Ein Treibstoffeinspritzventil (1) einesVerbrennungsmotors aufweisend: ein Düsenteil (101), daseine Einspritzbohrung für dasEinspritzen von Treibstoff festlegt, der von einem Treibstoffzuführkanal(121) zugeführtwird, wobei das Öffnenund Schließender Einspritzbohrung durch eine Düsennadel (5) umschaltbarist; ein Gegendrucksteuerteil (102), das eine hydraulischeSteuerkammer (6) fürdas Aufbringen eines Drucks auf die Düsennadel (5) in eineVentil-schließendeRichtung hat, wobei die hydraulische Steuerkammer (6) undeine Niederdruckquelle durch ein Steuerventil (4) so miteinanderverbunden/voneinander getrennt werden, dass die hydraulische Steuerkammer(6) und die Niederdruckquelle zwischen einem Verbindungszustandund einem abgeschnittenen Zustand umschaltbar sind; und einAntriebsteil (103) fürdas Antreiben des Steuerventils (4), wobei das Antriebsteil(103) hat: ein erstes Kolbenbauteil (31),um durch ein Stellglied angetrieben zu werden und um innerhalb einesZylinders (71) zu gleiten; eine Verschiebungsübertragungskammer(3) fürdas Erhöhen/Verringerneines Drucks in Übereinstimmungmit einer Verschiebung des ersten Kolbenbauteils (31);und ein zweites Kolbenbauteil (32) für das Aufnehmen desDrucks der Verschiebungsübertragungskammer (3),um innerhalb eines Zylinders (72) zu gleiten, und für das Herunterdrücken desSteuerventils (4), um dieses an dessen Ende zu öffnen, wobei eineGleitflächedes zweiten Kolbenbauteils (32) eine Überzugsschicht (32a)hat, die aus einem Material mit niedriger Reibung hergestellt ist.
    [3] Das Treibstoffeinspritzventil (1) einesVerbrennungsmotors gemäß Anspruch2, wobei eine Gleitflächedes ersten Kolbenbauteils (31) mit einer Überzugsschicht(31a) beschichtet ist, die aus einem Material mit niedrigerReibung hergestellt ist.
    [4] Das Treibstoffeinspritzventil (1) einesVerbrennungsmotors gemäß einemder Ansprüche1 bis 3, wobei die Überzugsschicht(31a, 32a) zumindest aus einer Materialart hergestelltist, das von der aus WC/C, CrC/C, DLC und CrN bestehenden Gruppe ausgewählt wird.
    [5] Das Treibstoffeinspritzventil (1) einesVerbrennungsmotors gemäß einemder Ansprüche2 bis 4, wobei das erste Kolbenbauteil (31) und das zweite Kolbenbauteil(32) jeweils in einem ersten Zylinder (71) undeinem zweiten Zylinder (72) gleitend untergebracht sind,die koaxial in einem einzelnen zylinderausbildenden Bauteil ausgebildetsind, wobei ein Raum, der zwischen den gegenüberliegenden Flächen desersten Kolbenbauteils (31) und des zweiten Kolbenbauteil(32) ausgebildet ist, mit hydraulischem Öl gefüllt ist,um die Verschiebungsübertragungskammer(3) zu bilden.
    [6] Das Treibstoffeinspritzventil (1) einesVerbrennungsmotors gemäß einemder Ansprüche2 bis 5, wobei ein Spiel zwischen dem ersten Zylinder (71) oderdem zweiten Zylinder (72) und der Gleitfläche desersten Kolbenbauteils (31) oder des zweiten Kolbenbauteils(32) kleiner oder gleich als 6 μm gemacht ist.
    [7] Das Treibstoffeinspritzventil (1) einesVerbrennungsmotors gemäß einemder Ansprüche2 bis 6, wobei das erste Kolbenbauteil (31) oder das zweite Kolbenbauteil(32) einen beweglichen Bereich von 1 mm oder geringer hat.
    [8] Das Treibstoffeinspritzventil eines Verbrennungsmotorsgemäß einemder Ansprüche2 bis 7, wobei das erste Kolbenbauteil (31) oder das zweite Kolbenbauteil(32) bei Frequenzen von 5 bis 25 kHz gleitet.
    [9] Das Treibstoffeinspritzventil (1) einesVerbrennungsmotors gemäß einemder Ansprüche2 bis 8, wobei die Verschiebungsübertragungskammer(3) als eine Verschiebungsvergrößerungskammer für das Vergrößern vonVerschiebungen in Übereinstimmungmit einem Unterschied des Durchmessers zwischen dem ersten Kolbenbauteil(31), welches einen größeren Durchmesserhat, und dem zweiten Kolbenbauteil (32), welches einenkleineren Durchmesser hat, fungiert.
    [10] Das Treibstoffeinspritzventil (1) einesVerbrennungsmotors gemäß einemder Ansprüche1 bis 9, wobei die Überzugsschicht(31a, 32a) eine Dicke von 5 μm oder weniger hat.
    [11] Das Treibstoffeinspritzventil (1) einesVerbrennungsmotors gemäß einemder Ansprüche1 bis 10, wobei das Stellglied (119) ein Piezostellgliedist.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    引用文献:
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    法律状态:
    2009-03-26| 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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