JP2006522899A - 可変式のアクチュエータストローク変換器を備えた燃料インジェクタ - Google Patents
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Abstract
本発明は、噴射弁部材(9)を操作するピエゾアクチュエータ(8)を備えた燃料インジェクタに関する。ピエゾアクチュエータ(8)は噴射弁部材(9)に作用しており、噴射弁部材(9)はばねエレメント(15)を介して閉弁方向で負荷されている。燃料インジェクタ(1)は、変換器ピストン(10)と噴射弁部材(9)とを液圧式に結合する液圧式のカップリング室(13)を有している。噴射弁部材(9)に、スリーブ状のボディ(17)が支持されており、このスリーブ状のボディ(17)が、噴射弁部材(9)のための中間ストロークストッパを形成するエッジ(18)と協働するようにした。
Description
技術分野
現代の自己着火式の内燃機関では今日、ポンプ−ノズル−燃料噴射システム、いわゆるユニットインジェクタ式燃料噴射システムの他に、高圧蓄圧式噴射システム(コモンレール)が使用される。高圧蓄圧式噴射システムでは、内燃機関のシリンダにその都度対応配置された個々の燃料インジェクタに、高圧蓄え器(コモンレール)から燃料が供給される。燃料インジェクタは電磁弁またはピエゾアクチュエータを介して操作されることができる。燃料インジェクタがピエゾアクチュエータを介して操作される場合、直接ピエゾアクチュエータを介して操作可能な噴射弁部材も実現される。
現代の自己着火式の内燃機関では今日、ポンプ−ノズル−燃料噴射システム、いわゆるユニットインジェクタ式燃料噴射システムの他に、高圧蓄圧式噴射システム(コモンレール)が使用される。高圧蓄圧式噴射システムでは、内燃機関のシリンダにその都度対応配置された個々の燃料インジェクタに、高圧蓄え器(コモンレール)から燃料が供給される。燃料インジェクタは電磁弁またはピエゾアクチュエータを介して操作されることができる。燃料インジェクタがピエゾアクチュエータを介して操作される場合、直接ピエゾアクチュエータを介して操作可能な噴射弁部材も実現される。
背景技術
ドイツ連邦共和国特許第69720145号明細書から公知の噴射弁は、ばねチャンバ内に存在するばねにより座面に押し付けられている弁ニードルを有している。ばねは、弁ニードルに結合されているばね受けと、可動なストッパとの間にはめ込まれている。狭窄された通流経路が設けられており、この通流経路を通して、燃料が、制限された速度でもしくは制限された量でばねチャンバから流出することができる。さらに噴射弁は、可動なストッパ面を含め、1つの弁を有している。この弁は噴射弁の運転中に、燃料が第2のより高い速度でもしくは第2のより大きな量でばねチャンバから流出することができるように操作されることができる。弁は、ばねチャンバに連通した開口を取り巻くように形成されている座面により形成される。可動なストッパはこの座面に当接することができる。その結果、開口を通した燃料流は制御される。可動なストッパはポンプ室内の燃料圧の作用下で可動に形成されていることができる。
ドイツ連邦共和国特許第69720145号明細書から公知の噴射弁は、ばねチャンバ内に存在するばねにより座面に押し付けられている弁ニードルを有している。ばねは、弁ニードルに結合されているばね受けと、可動なストッパとの間にはめ込まれている。狭窄された通流経路が設けられており、この通流経路を通して、燃料が、制限された速度でもしくは制限された量でばねチャンバから流出することができる。さらに噴射弁は、可動なストッパ面を含め、1つの弁を有している。この弁は噴射弁の運転中に、燃料が第2のより高い速度でもしくは第2のより大きな量でばねチャンバから流出することができるように操作されることができる。弁は、ばねチャンバに連通した開口を取り巻くように形成されている座面により形成される。可動なストッパはこの座面に当接することができる。その結果、開口を通した燃料流は制御される。可動なストッパはポンプ室内の燃料圧の作用下で可動に形成されていることができる。
アクチュエータを介した噴射弁部材の直接的な起動制御可能性を備えた燃料インジェクタの場合、噴射弁部材を開弁することができるように、アクチュエータは高い開弁力を克服しなければならない。アクチュエータにより加えられなければならない高い必要な開弁力は、ノズルニードル状に形成可能な噴射弁部材がシステム圧(高圧蓄え器室内の圧力レベル)で負荷されてその座内に押し込まれることにその原因を見出すことができる。その座から噴射弁部材を開放するために必要な力は、一般に数100N、例えば約400Nである。さらに、噴射弁部材の完全な開弁時に噴射開口を通して自己着火式の内燃機関の燃焼室内に十分な燃料流を供給するためには、噴射弁部材が数100μm、例えば200μm〜300μmの範囲の最大のストローク経路を実施することが必要である。上に挙げた値、すなわち数100Nの、噴射弁部材を開弁するために必要な力と、噴射弁部材の、完全に閉弁された位置から完全に開弁された位置への最大で成し得るストローク経路とは実質的に、燃料インジェクタ内に組み込まなければならないピエゾアクチュエータのサイズを決定するパラメータである。確かに、液圧式の変換器、すなわち液圧式の変位拡大機構を組み込むことにより、ピエゾアクチュエータの長さ/直径比は変更されるものの、アクチュエータの構造サイズ(アクチュエータ体積とも呼ばれる)は実質的に、加えなければならない開弁力と、ニードル状に形成可能な噴射弁部材の、成し得る最大のストローク経路とに比例する。
発明の説明
本発明により提案される解決策により、可変式の変換器によって、ニードル状に形成された噴射弁部材の運動のために必要な力は、噴射弁部材を直接起動制御するための、燃料インジェクタ内に組み込まれたアクチュエータの力に適合されることができる。それにより、アクチュエータ体積、すなわちアクチュエータの構造サイズは最適に利用され、燃料インジェクタ内に組み込まなければならないアクチュエータは極めて小さくされることができる。さらに、本発明により提案される解決策により、ピエゾアクチュエータを介して操作され、噴射弁部材を直接起動制御する燃料インジェクタにおいて、小さな噴射量を安定化することが達成される。それというのも、可変式の変換器が、ニードル状に形成可能な噴射弁のための中間ストロークストッパのように働くからである。一般に、噴射弁部材の中間ストローク位置、すなわち噴射弁部材の弾道学的な運転位置で噴射弁部材をストッパに支持することなく具現されなければならない中間ストロークは、困難にのみ維持され、極めて困難にのみ再現される。本発明により提案される可変式の変換器により、ニードル状に形成される噴射弁部材の臨界的な運転状態が安定化される、すなわち再現可能に構成されることができる。
本発明により提案される解決策により、可変式の変換器によって、ニードル状に形成された噴射弁部材の運動のために必要な力は、噴射弁部材を直接起動制御するための、燃料インジェクタ内に組み込まれたアクチュエータの力に適合されることができる。それにより、アクチュエータ体積、すなわちアクチュエータの構造サイズは最適に利用され、燃料インジェクタ内に組み込まなければならないアクチュエータは極めて小さくされることができる。さらに、本発明により提案される解決策により、ピエゾアクチュエータを介して操作され、噴射弁部材を直接起動制御する燃料インジェクタにおいて、小さな噴射量を安定化することが達成される。それというのも、可変式の変換器が、ニードル状に形成可能な噴射弁のための中間ストロークストッパのように働くからである。一般に、噴射弁部材の中間ストローク位置、すなわち噴射弁部材の弾道学的な運転位置で噴射弁部材をストッパに支持することなく具現されなければならない中間ストロークは、困難にのみ維持され、極めて困難にのみ再現される。本発明により提案される可変式の変換器により、ニードル状に形成される噴射弁部材の臨界的な運転状態が安定化される、すなわち再現可能に構成されることができる。
加えて、噴射弁部材の閉弁位置と噴射弁部材の開弁位置との間に位置する中間ストローク位置の実現は、パイロット噴射の事例や小さな噴射量の事例における、ピエゾアクチュエータの起動制御電圧の変動時、すなわちばらつき時にも、噴射弁部材の所定のストロークを生ぜしめることを考慮している。
図面
以下に図面を参照しながら、本発明により提案される解決策について立ち入った説明を行う。
図1:可変式の変換器を備えた、ピエゾアクチュエータを介して直接操作可能な噴射弁部材を備えた燃料インジェクタを示す図である。
図2:プリストロークスリーブを取り囲む別のスリーブを備えた、図1に示した変換器の変化実施例を示す図である。
図3:プリストロークスリーブの両端面に配置された調節ディスクを備えた可変式の変換器の別の変化実施例を示す図である。
図4.1:時間軸にわたってピエゾアクチュエータの電圧経過を示す図である。
図4.2:時間軸にわたってアクチュエータストロークを示す図である。
図4.3:噴射弁部材と可変式の変換器との間に設けられた液圧式のカップリング室内の圧力経過を示す図である。
図4.4:ニードル状に形成可能な噴射弁部材のストローク経過を示す図である。
図5:可変式の変換器を備えたもしくは備えていない燃料インジェクタの切換エネルギ、開弁圧および力ストローク特性線に関する特性線経過を対比的に示す図である。
以下に図面を参照しながら、本発明により提案される解決策について立ち入った説明を行う。
図1:可変式の変換器を備えた、ピエゾアクチュエータを介して直接操作可能な噴射弁部材を備えた燃料インジェクタを示す図である。
図2:プリストロークスリーブを取り囲む別のスリーブを備えた、図1に示した変換器の変化実施例を示す図である。
図3:プリストロークスリーブの両端面に配置された調節ディスクを備えた可変式の変換器の別の変化実施例を示す図である。
図4.1:時間軸にわたってピエゾアクチュエータの電圧経過を示す図である。
図4.2:時間軸にわたってアクチュエータストロークを示す図である。
図4.3:噴射弁部材と可変式の変換器との間に設けられた液圧式のカップリング室内の圧力経過を示す図である。
図4.4:ニードル状に形成可能な噴射弁部材のストローク経過を示す図である。
図5:可変式の変換器を備えたもしくは備えていない燃料インジェクタの切換エネルギ、開弁圧および力ストローク特性線に関する特性線経過を対比的に示す図である。
変化実施例
図1に示した燃料インジェクタの、ニードル状に形成された噴射弁部材は、燃料インジェクタ内に組み込まれたピエゾアクチュエータを介して直接操作される。ピエゾアクチュエータには可変式の変換器が対応配置されている。
図1に示した燃料インジェクタの、ニードル状に形成された噴射弁部材は、燃料インジェクタ内に組み込まれたピエゾアクチュエータを介して直接操作される。ピエゾアクチュエータには可変式の変換器が対応配置されている。
図1から、燃料インジェクタ1がインジェクタボディ2ならびにノズルボディ3を有していることが見て取れる。ノズルボディ3およびインジェクタボディ2は緊締スリーブ4を介して螺合部5で例えば密に互いに結合されている。
燃料インジェクタ1のインジェクタボディ2には、高圧接続部6が形成されている。高圧接続部6内には、システム圧にある燃料、すなわち高圧蓄え器室(コモンレール)内に支配する圧力を有する燃料が、インジェクタボディ2の中空室7内に流入する。システム圧はpCRにより暗示されている。ピエゾアクチュエータ8が存在する中空室7から、システム圧にある燃料は、高圧流入部22を介して高圧室21に向かって流動する。高圧室21から、システム圧pCRにある燃料は、ニードル状に形成された噴射弁部材9の周囲に形成されている自由面19を介してリングギャップ20に向かって流動する。リングギャップ20の、燃焼室側の端部には、図1には示されていない噴射開口が、例えば単数または複数の同心的な穴列の形で形成されていることができる。
インジェクタボディ2とノズルボディ3との間にはディスク12が存在する。ディスク12は、可変式の変換器のピストン10のためのガイドとして機能する。ピストン10はディスク12により取り囲まれており、ピストンばね11を介して予圧されている。ピストンばね11は一端でディスク12の上側の平面に支持されており、他端でピエゾアクチュエータ8の下面に支持されている。ピストン10の直径はdAにより示されている。
ピストン10の端面はカップリング室13内に突入している。カップリング室13内には、例えばコイルばねとして形成可能なばねエレメント15が収容されている。カップリング室13の下側には、ノズルボディ3の内部に、符号17を付されたプリストロークスリーブが存在する。プリストロークスリーブはばねエレメント23により、ニードル状に形成可能な噴射弁部材9の上側の領域に設けられた鍔14に押し付けられている。カップリング室13内では、ばねエレメント15が、噴射弁部材9に設けられた鍔14の上側に位置するセンタリングピン16においてセンタリングされている。コイルばねとして例えば形成可能なばねエレメント15は、ニードル状に形成可能な噴射弁部材9を閉弁方向で負荷する、すなわち噴射弁部材9をその座に押し込む。座の直径はdSにより示されている。
ニードル状に形成可能な噴射弁部材9の直径はdNにより示されており、プリストロークスリーブ17の外径はdVにより示されている。
図1から、プリストロークスリーブ17がばねエレメント23を介して、ニードル状に形成可能な噴射弁部材9の上面に設けられた鍔14に対して押し付けられていることが見て取れる。それゆえ、プリストロークスリーブ17の上側の端面は、噴射弁部材9の鍔14に当て付けられている。ただし、プリストロークスリーブの上側の端面は、ディスク12の下側の平面に設けられたエッジ18から所定の間隔hVを置いて存在している。ディスク12内には、カップリング室13が形成されている。
ばねエレメント15により、噴射弁部材9は、ノズルボディ3の燃焼室側の端部に設けられた座に押し込まれる。プリストロークスリーブ17は高圧室21内に設けられたばねエレメント23により常に、ニードル状に形成可能な噴射弁部材9に設けられた鍔14に押し付けられる。これにより、プリストロークスリーブ17の、所定の間隔hVにより示される所定の出発位置が与えられている。以下、燃料インジェクタ1のピエゾアクチュエータ8に電圧が印加されている、すなわちピエゾアクチュエータ8の圧電結晶が鉛直方向で伸張していると仮定する。
ピエゾアクチュエータ8に印加される電圧Uが減じられると、ピストン10はカップリング室13から進出する。このことは、ピストン10を負荷するピストンばね11の作用に起因することができる。これにより、カップリング室内の圧力pは降下する。ピエゾアクチュエータ8に印加される電圧Uが下げられれば下げられるほど、カップリング室内の圧力pは降下する。臨界的な開弁圧pOeに達すると、ニードル状に形成された噴射弁部材9は開弁する。開弁圧pOe,1は、ニードル状に形成可能な噴射弁部材9の座直径dSと、システム圧pCRと、プリストロークスリーブ17の直径dVとにより、以下の関係式、すなわち:
pOe,1=pCR(dV 2−dS 2)/dV 2
にしたがって定義される。
pOe,1=pCR(dV 2−dS 2)/dV 2
にしたがって定義される。
プリストロークスリーブ17の直径dVが相対的に大きく設定されると、ニードル状に形成可能な噴射弁部材9には、極めて高い開弁圧pOeが生ぜしめられる。それに基づいて、ピエゾアクチュエータ8に印加される電圧Uは、ニードル状に形成された噴射弁部材9が開弁するまで、僅かに下げられるだけで済む(図4.1〜図4.4および図5も参照のこと)。
ニードル状に形成された噴射弁部材9はプリストロークスリーブ17と一緒に、ひいてはピストン10に比べて遅い速度で運動する。生ぜしめられる速度変換比(変速比)は変換比i1=dA 2/dV 2により確定される。
これに対して、ニードル状に形成可能な噴射弁部材9の座(dS)の圧力降下により生ぜしめられる開弁力は同じ比で下げられ、ピエゾアクチュエータ8に作用する。
プリストロークスリーブ17の上側の端面が、ディスク12の下側の平面に設けられたストッパ18に到達して初めて、変換比はi1からi2=dA 2/dN 2に変化する。
ニードル状に形成可能な噴射弁部材9をさらに開弁するために、カップリング室13内のさらなる圧力降下、すなわちピエゾアクチュエータ8に印加される電圧Uのさらなる低下が必要である。
第2の臨界的な開弁圧pOe,2から、ノズルニードル状の噴射弁部材9は開弁し、その際に有効な変換比i2を伴ってピエゾアクチュエータ8の運動に従う。第2の臨界的な開弁圧pOe,2は実質的に、(部分的に開弁された)ノズル座dSの下流の圧力がどの程度の大きさにあるかに依存しており、その結果として、正確に提示されることはできない。
より僅かな第2の噴射量だけが自己着火式の内燃機関の燃焼室内に噴射されていることが必要な場合、ニードル状に形成された噴射弁部材9は有利には、プリストロークスリーブ17の、ディスク12の下側の平面に設けられたストッパ18に、ピエゾアクチュエータ8に印加される電圧Uが再び上げられるまで留まる。電圧Uの上昇は、ニードル状の噴射弁部材9の閉弁を結果として伴う。
図2には、可変式の変換器の別の変化実施例が見て取れる。この変化実施例では、プリストロークスリーブが、ばねエレメントを介して予圧された別のスリーブにより取り囲まれている。
図1に示した変化実施例とは異なり、ニードル状に形成可能な噴射弁部材9の上側の鍔14に支持されるプリストロークスリーブ17は、別のスリーブ30により取り囲まれている。別のスリーブ30自体は予圧ばね31を介して予圧されている。予圧ばね31は別のスリーブ30の下側の端面と高圧室21の底面との間でノズルモジュール3内に配置されている。プリストロークスリーブ17を取り囲む別のスリーブ30により、インジェクタボディ2およびノズルボディ3の組み立て時の、半径方向の組み立て補償が可能である。図2に示した変化実施例でも、ピストン10と、ニードル状に形成可能な噴射弁部材9の上側の領域とにより、液圧式のカップリング室13が実現される。カップリング室13内には、ニードル状の噴射弁部材9を閉弁方向で負荷するばね15が収容されている。システム圧pCRでもって高圧室流入部22から高圧室21内に流入する燃料の、ノズルボディ3に設けられた、燃焼室側の噴射開口の方向での流出を可能にするために、ニードル状に形成可能な噴射弁部材9の周面に、複数の自由面19が配置されている。自由面19は燃料の流過を可能にする。
図3には、本発明により提案される可変式の変換器の別の変化実施例が示されている。
ニードル状に形成された噴射弁部材9の上側の領域には、鍔14が存在する。プリストロークスリーブ17の上側の端面と、鍔14の下面との間には、第1の調節ディスク32が挿入されている。その一方で、プリストロークスリーブ17の下側の端面には、第2の調節ディスク33が配置されている。第2の調節ディスク33には、単数または複数の開口34が設けられている。その結果、高圧流入部22を介して、システム圧pCRの下で高圧室21内に流入する燃料が、第2の調節ディスク33を通過することができる。高圧室21から、燃料はリングギャップ20に沿って、燃料インジェクタ1の燃焼室側の端部に形成された噴射開口の方向で流動する。噴射開口は単独の穴列として形成されていてもよいし、互いに同心的に延在する複数の穴列として形成されていてもよい。
連続図、すなわち図4.1、図4.2、図4.3および図4.4には、上から順に、ピエゾアクチュエータ8の電圧経過、ピエゾアクチュエータ8のストローク経過、カップリング室13内の圧力pの圧力経過およびニードル状に形成可能な噴射弁部材9のストローク経過が示されている。これらの経過はその都度時間軸にわたって記されている。
時点t0で、ピエゾアクチュエータに印加されるアクチュエータ電圧UはUmaxである。すなわち、ピエゾアクチュエータの圧電結晶は最大で通電されており、その結果、最大で伸張させられている。時点t0で、アクチュエータストロークHAはh1である。時点t0で、カップリング室圧pはPCR(レール圧)である。時点t0で、ニードル状に形成可能な噴射弁部材9は完全に閉鎖されている。
時点t1で、最大電圧Umaxは臨界的な値Ukritに低下する。その結果、ピエゾアクチュエータ8の圧電結晶の伸張は僅かな値の分だけ収縮する。ピストン10はプリストロークスリーブ17から走出する。その結果、時点t1で、カップリング室13内の圧力pはΔp1の分だけ降下している。その結果、ニードル状に形成可能な噴射弁部材9はその開弁運動を開始する。時点t2で、カップリング室13内の圧力pはpHである。pHは保持圧に相当する(pH=pOe,2)。
ピエゾアクチュエータ8に印加されるアクチュエータ電圧Uが低下し続けると、ピストン10はさらにカップリング室13から走出する。その結果、時点t3まで、第2の圧力降下Δp2がカップリング室13内に発生する。時点t3で、噴射弁部材9は所定の間隔hVを克服する、すなわちプリストロークを実施し、僅かに開弁する。時点t3は変換領域Aの終了を記す。変換領域Aで、ニードル状に形成可能な噴射弁部材9はプリストロークスリーブ17と一緒に、ピストン10に比べてゆっくりと運動する。領域Aでの速度変換比は変換比i1=dA 2/dV 2により規定される。
所定の間隔hVを克服する、すなわちプリストロークスリーブ17の上側の端面が、ディスク12の下側の端面に設けられたストッパ18に当接すると、変換比はi2=dA 2/dN 2へと変化する。アクチュエータ電圧Uがさらに低下する場合に、変換比i1はi2へと変化する。その結果、第2の臨界的な開弁圧pOe,2の到達から、ニードル状の噴射弁部材9はこの変換領域で開弁する。時点t4で、アクチュエータ電圧Umaxがその最小値Uminへと低下する、すなわちピエゾアクチュエータ8の圧電結晶がもはや通電されていない。その結果、アクチュエータの伸張は0である。ニードル状に形成可能な噴射弁部材9は時点t4で、図4.4に示されているように、その最大の開弁位置にある、すなわち最大ストロークhmaxを経ている。t4とt5との間の、アクチュエータ電圧Uがその最小値Uminを取り続けている時間中、最大で可能な量の燃料が、自己着火式の内燃機関の燃焼室内に噴射される。
時点t5で、アクチュエータの再通電が実施される。その結果、アクチュエータの圧電結晶スタックは再度伸張を開始する。その結果、カップリング室内の圧力はt5とt6との間の時間中再降下し、ニードル状に形成可能な噴射弁部材9は、その最大の開弁ストロークhmaxから、時点t6で所定の間隔hVに到達するまで、その閉弁位置の方向で走行する。時点t6と時点t7との間で、プリストロークスリーブ17の上面と、ディスク12の下側の平面に設けられたストッパ18との間に、再度所定の間隔hVが生ぜしめられる。このことは、ピストン10と、噴射弁部材9の上側の端面との間に設けられたカップリング室13内の、Δp2分の圧力上昇を伴う。
t7とt8との間で、カップリング室13内の、Δp1分の圧力上昇が実施される。それというのも、ピエゾアクチュエータ8に印加されるアクチュエータ電圧Uが再び最大電圧Umaxに上昇するからである。
図5には、段階式の変換器を備えてもしくは備えずに形成されている燃料インジェクタにおける噴射弁部材の開弁力経過が示されている。
図5には、カップリング室13内の圧力pが、ニードル状に形成可能な噴射弁部材9のストロークHEに関して記されている。
燃料インジェクタを段階式の変換器なしに操作するピエゾアクチュエータのための開弁力経過40から、その開弁圧pOe,3が大幅に、段階式の変換器を備えたピエゾアクチュエータと共に作動する燃料インジェクタの開弁圧pOe,1を下回っていることが明らかである。開弁力経過40に応じて、段階式の変換器なしに作動するピエゾアクチュエータは、ハッチングを施された領域により暗示された切換エネルギを必要とする(図5に三角形a−b−cで示した)。
その結果、ピエゾアクチュエータと段階式の変換器とを備えた燃料インジェクタの、ニードル状に形成可能な噴射弁部材9の第2の開弁圧pOe,2は明らかに低い。それゆえ、噴射弁部材のために必要な操作力はより僅かである。その結果、この種のピエゾアクチュエータ8は僅かな構造体積を有している。
ピエゾアクチュエータ8と段階式の変換器とを備えた燃料インジェクタのための開弁力経過41によれば、カップリング室内の圧力pは所定の間隔hVの到達時に降下し、圧力転換後、再び強く上昇し、その後漸減的にシステム圧pCRの方向で降下する。ニードル状に形成可能な噴射弁部材9の最大の開弁ストロークの到達時、カップリング室13内の圧力pはシステム圧pCRに等しい。
噴射弁部材9がピエゾアクチュエータ8により直接起動制御されるようになっている燃料インジェクタの切換エネルギ(図5に符号42を付与して、破線を施した領域)は、かなり低い。その結果、相応のピエゾアクチュエータ8は、直接起動制御され、ニードル状に形成可能な噴射弁部材9を備えた燃料インジェクタの機能に影響を及ぼすことなく、より小さく設計されることができる。
本発明により提案される解決策により、ピエゾアクチュエータ8の特性は最適に利用されることができ、ピエゾアクチュエータ8は噴射弁部材9のストローク・力特性線に、可変式の変換器により適合させられることができる。それゆえ、安定した最小の噴射量も、エッジ18(エッジ18と、プリストロークスリーブ17の上側の端面との間の所定の間隔hV)により与えられている中間ストロークストッパにより実現される。
1 燃料インジェクタ、 2 インジェクタボディ(保持体)、 3 ノズルボディ、 4 緊締スリーブ、 5 螺合部、 6 高圧接続部、 7 中空室、 8 ピエゾアクチュエータ、 9 噴射弁部材、 10 ピストン、 11 ピストンばね、 dA ピストン10の直径、 12 ディスク、 13 カップリング室、 14 噴射弁部材に設けられた鍔、 15 ばねエレメント、 HV 所定の間隔(中間ストッパ)、 16 センタリングピン、 17 プリストロークスリーブ、 dV プリストロークスリーブの直径、 18 ストッパエッジ、 dN 噴射弁部材の直径、 19 自由面、 20 リングギャップ、 21 高圧室、 22 高圧流入部、 23 プリストロークスリーブ17のばねエレメント、 30 別のスリーブ、 31 別のスリーブの予圧ばね、 32 第1の調節ディスク、 33 第2の調節ディスク、 34 燃料通流のための開口、 U アクチュエータ電圧、 Umin 最小電圧、 Umax 最大電圧、 HA アクチュエータストローク、 h1 開弁ストローク(アクチュエータ)、 h2 閉弁ストローク(アクチュエータ)、 p カップリング室圧、 Δp1 第1の圧力降下、 pH 保持圧、 Δp2 第2の圧力降下、 p3 噴射弁部材の開弁圧、 HE 噴射弁部材のストローク、 A 変換領域、 B 変換領域、 hmax 噴射弁部材9の最大ストローク、 40 変換器を備えていない燃料インジェクタの開弁力経過、 41 変換器を備えた燃料インジェクタの開弁力経過、 pCR システム圧(レール圧)、 pOe,1 ストローク開始のための開弁圧、 pOe,2 変換比の切換後の開弁圧、 a−b−c 段階式の変換器を備えていないアクチュエータの切換エネルギ、 42 段階式の変換器を備えたアクチュエータの切換エネルギ、 hV 変換比の切換までのプリストローク、 pOe,3 段階式の変換器が設けられていない場合の開弁圧[pOe,3=pCR(dN 2−dS 2)/dN 2]
Claims (10)
- 噴射弁部材(9)を直接操作するアクチュエータ(8)を備えた燃料インジェクタであって、アクチュエータ(8)が噴射弁部材(9)に作用しており、噴射弁部材(9)がばねエレメント(15)を介して閉弁方向で負荷されており、燃料インジェクタ(1)が液圧式のカップリング室(13)を有している形式のものにおいて、液圧式のカップリング室(13)が変換器ピストン(10)と噴射弁部材(9)とを液圧式に結合しており、噴射弁部材(9)に、スリーブ状のボディ(17)が支持されており、このスリーブ状のボディ(17)が、噴射弁部材(9)の中間ストローク位置を形成するエッジ(18)と協働するようになっていることを特徴とする、可変式のアクチュエータストローク変換器を備えた燃料インジェクタ。
- スリーブ状のボディ(17)が噴射弁部材(9)に対して相対的に運動可能である、請求項1記載の燃料インジェクタ。
- 噴射弁部材(9)の、スリーブ状のボディ(17)に関する相対運動が、スリーブ状のボディ(17)とエッジ(18)との間の所定のストロークhVの経過後に実施される、請求項2記載の燃料インジェクタ。
- カップリング室(13)の第1の放圧Δp1時に、所定のストロークhVを経過し終えるまで、プリストロークスリーブ(17)と噴射弁部材(9)とが一緒に、第1の速度比i1で運動する、請求項2または3記載の燃料インジェクタ。
- 第1の速度比i1がdA 2/dV 2により規定されている(ただし、dAはピストン(10)の直径であり、dVはプリストロークスリーブ(17)の直径である)、請求項4記載の燃料インジェクタ。
- カップリング室(13)内の第2の圧力降下Δp2時に、所定のストロークhVを超えると、噴射弁部材(9)が第2の速度変換比i2で運動する、請求項2または3記載の燃料インジェクタ。
- 第2の速度比i2がdA 2/dN 2により規定されている(ただし、dAはピストン(10)の直径であり、dNは噴射弁部材(9)の直径である)、請求項6記載の燃料インジェクタ。
- 中間位置で、噴射弁部材(9)がエッジ(18)に当接する、請求項1記載の燃料インジェクタ。
- カップリング室(13)がピストン(10)、インジェクタボディ(2)、プリストロークスリーブ(17)ならびに別のスリーブ(30)により形成されている、請求項1記載の燃料インジェクタ。
- 所定のストロークhVが、第1の調節ディスク(32)と、開口(34)を有する第2の調節ディスク(33)とにより制限可能であり、第1の調節ディスク(33)が鍔(14)に支持されており、第2の調節ディスク(33)が高圧室(21)に支持されている、請求項1記載の燃料インジェクタ。
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