DE19958872A1

DE19958872A1 - Valve structure for internal combustion engine fuel injection valve has valve element that closes the first or second channel when seated on first or second valve seat respectively

Info

Publication number: DE19958872A1
Application number: DE1999158872
Authority: DE
Inventors: Toshihiko Igashira; Shuichi Matsumoto; Naoki Tanaka; Toshio Kondo
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-12-09
Filing date: 1999-12-07
Publication date: 2000-06-15
Also published as: JP2001140726A

Abstract

The structure has a valve element (40,41), an electrical drive element (50), first and second channels (63,64) and a valve body arrangement with opposed first and second valve seats (32,36). The valve element closes the first or second channel when seated on the first or second seat. The valve body arrangement has first and second valve bodies (31,35) with the first and second seats respectively. The valve element has first and second contact sections for seating on the valve seats. The relative position of the contact sections is variable according to the relative position of the valve seats. An Independent claim is also included for a fuel injection valve for an internal combustion engine.

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Ventilbauart (Ventilstruktur) und ein Kraftstoffeinspritzgerät für eine Brennkraftmaschine mit der Ventilstruktur (nachfolgend wird die Brennkraftmaschine als der Motor bezeichnet).This invention relates to a valve type (Valve structure) and a fuel injector for one Internal combustion engine with the valve structure (the Internal combustion engine referred to as the engine).

Es sind verschiedene Ventilgeräte bekannt, wie bspw. ein Dreiwegeventil, um die Strömungsbahn zu ändern durch Bewegen eines Ventilelements gemäss der Antriebskraft, die durch ein elektrisches Antriebselement erzeugt wird. Beispielsweise hat ein in dem Dokument JP-A-61-244 864 offenbartes Kraftstoffeinspritzgerät ein Dreiwegeventil, das angetrieben ist durch eine antreibende Kraft eines elektromagnetischen Ventils. Ein anderes in dem Dokument EP-A-816 670 offenbartes Kraftstoffeinspritzgerät hat ein Dreiwegeventil, das ein Ventilelement antreibt durch eine antreibende Kraft, die erzeugt wird gemäss einer Versetzung eines piezoelektrischen Elements.Various valve devices are known, such as a Three-way valve to change the flow path by moving of a valve element according to the driving force by a electric drive element is generated. For example one disclosed in JP-A-61-244 864 Fuel injector a three-way valve that is driven is by a driving force of an electromagnetic Valve. Another disclosed in document EP-A-816 670 Fuel injector has a three-way valve, which is a Valve element drives by a driving force that is generated according to a displacement of a piezoelectric Elements.

Ein Dreiwegeventil mit einem Kugelventil als ein Ventilelement ist in Fig. 14 dargestellt. Ein Ventilkörper umfasst separat einen ersten Ventilkörper 201 und einen zweiten Ventilkörper 203. Beide Ventilkörper 201 und 203 sind positioniert durch Einpassen eines Stifts 205 in Öffnungen 206, die an den jeweiligen Ventilkörpern 201 und 203 ausgebildet sind.A three-way valve with a ball valve as a valve element is shown in FIG. 14. A valve body separately comprises a first valve body 201 and a second valve body 203 . Both valve bodies 201 and 203 are positioned by fitting a pin 205 into openings 206 formed on the respective valve bodies 201 and 203 .

Ein Kolben 209 ist bei der Seite eines piezoelektrischen Elements 208 vorgesehen. Der Kolben 209 bewegt sich hin und her mit dem piezoelektrischen Element 208 gemäss der Versetzung des piezoelektrischen Elements 208. Wenn sich das piezoelektrische Element 208 bei einem elektrisch entladenen Zustand befindet, bleibt ein Kugelventilelement 207 auf einem ersten Ventilsitz 202 sitzen gemäss dem Fluiddruck in einem zweiten Kanal 212, um einen ersten Kanal 211 zu schließen und den zweiten Kanal 212 mit einem dritten Kanal 213 zu verbinden.A piston 209 is provided on the side of a piezoelectric element 208 . The piston 209 reciprocates with the piezoelectric element 208 according to the displacement of the piezoelectric element 208 . When the piezoelectric element 208 is in an electrically discharged state, a ball valve element 207 remains on a first valve seat 202 according to the fluid pressure in a second channel 212 to close a first channel 211 and the second channel 212 with a third channel 213 connect.

Wenn das piezoelektrische Element 208 geladen ist, erstreckt sich das piezoelektrische Element 208 und das Kugelventilelement 207 sitzt auf dem zweiten Ventilsitz 204. Demgemäss ist der zweite Kanal 212 geschlossen und der erste Kanal 211 und der dritte Kanal 213 sind verbunden.When the piezoelectric element 208 is charged, the piezoelectric element 208 extends and the ball valve element 207 sits on the second valve seat 204 . Accordingly, the second channel 212 is closed and the first channel 211 and the third channel 213 are connected.

Wenn an den Ventilkörpern 201 und 203 ein Bearbeitungsfehler existiert, oder wenn der erste Ventilkörper 201 und der zweite Ventilkörper 203 gegenseitig versetzt sind entlang der Anlagefläche, wie in Fig. 15 gezeigt ist, während oder nach der Montage bei einem Zustand, dass der Versetzungsbetrag des Kugelventilelements 207, das sich zwischen dem ersten Ventilsitz 202 und dem zweiten Ventilsitz 204 bewegt, geringer ist als ein Spiel zwischen dem Stift 205 und der Öffnung 206, kann das Kugelventilelement 207 verstopft sein zwischen den konischen Schrägen der Ventilkörper 201 und 203.When there is a machining error on the valve bodies 201 and 203 , or when the first valve body 201 and the second valve body 203 are mutually offset along the abutment surface as shown in FIG. 15, during or after assembly in a state that the amount of displacement of the Ball valve element 207 , which moves between the first valve seat 202 and the second valve seat 204 , is less than a clearance between the pin 205 and the opening 206 , the ball valve element 207 may be clogged between the conical bevels of the valve bodies 201 and 203 .

Wenn darüber hinaus die Ventilkörper 201 und 203 nicht ausreichend passen, wenn das Ventilelement in Kontakt tritt mit den konischen Schrägen der Ventilkörper, kann das Fluid aus einem Spalt zwischen den Ventilkörpern herauslecken. Wenn bspw. der vertikale Winkel der konischen Schräge der Ventilkörper 90° beträgt und ein Versetzungsbetrag des Kugelventilelements 207 gleich 20 µm beträgt und ein radiales Spiel zwischen dem Stift 205 und der Öffnung größer als 20 µm ist, kann das Kugelventilelement 207 verstopft sein oder Kraftstoff kann lecken, selbst wenn die Stellen der Formen des Stifts 205 und der Öffnung 206 genau bearbeitet sind.In addition, if the valve bodies 201 and 203 do not fit sufficiently when the valve element comes into contact with the conical bevels of the valve bodies, the fluid may leak out of a gap between the valve bodies. For example, if the vertical angle of the tapered slope of the valve body is 90 ° and an amount of displacement of the ball valve element 207 is 20 µm and radial clearance between the pin 205 and the opening is more than 20 µm, the ball valve element 207 may be clogged or fuel may be clogged leak even if the positions of the shapes of the pin 205 and the opening 206 are precisely machined.

Des weiteren ist gemäss einem in dem Dokument JP-A-9-184 462 offenbarten Dreiwegeventil ein Ventilelement, das in einer Ventilkammer, die durch Ventilkörper gebildet ist, untergebracht ist, durch eine Stößelstange bewegt von außerhalb der Ventilkammer, um wahlweise das Ventilelement auf einen ersten Ventilsitz oder einen zweiten Ventilsitz zu setzen. Gemäss dieser Struktur ist es unmöglich, den ersten Ventilkörper mit dem ersten Ventilsitz und den zweiten Ventilkörper mit dem zweiten Ventilsitz einstückig auszubilden. Somit ist eine axiale Abweichung zwischen dem ersten und zweiten Ventilsitz unvermeidbar.Furthermore, according to one in JP-A-9-184 462 disclosed three-way valve, a valve element, which in a Valve chamber which is formed by valve body is housed, moved from outside by a push rod the valve chamber in order to selectively place the valve element on a to put the first valve seat or a second valve seat. According to this structure, it is impossible to be the first Valve body with the first valve seat and the second To form the valve body with the second valve seat in one piece. Thus there is an axial deviation between the first and second valve seat inevitable.

Eine derartige axiale Abweichung zwischen dem ersten und zweiten Ventilsitz verursacht eine axiale Abweichung zwischen dem Ventilkörper und zumindest einem der Ventilsitze. Demgemäss kann das Ventilelement ungeeignet auf dem Ventilsitz sitzen, wodurch das Kraftstoffleck verursacht wird.Such an axial deviation between the first and second valve seat causes an axial deviation between the valve body and at least one of the valve seats. Accordingly the valve element may be unsuitably seated on the valve seat, causing the fuel leak.

Selbst wenn versucht wird, die axiale Abweichung zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilsitz zu korrigieren durch Öldruck oder eine Kraft der Stößelstange, besteht ein Problem darüber hinaus, dass das Ventilelement und der Ventilsitz wahrscheinlich verschleißen, da das Ventilelement nach der Anlage an dem Ventilsitz bewegt wird.Even if an attempt is made to find the axial deviation between the Correct valve body and valve seat by oil pressure or a push rod force, there is a problem about it addition that the valve element and the valve seat probably wear out because the valve element after the System is moved to the valve seat.

Die vorliegende Erfindung wurde angesichts des vorangegangenen Problems gemacht und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Ventilgeräts und eines Kraftstoffeinspritzgeräts, wobei ein Ventilelement normal betätigt wird und ein Fluidleck verhindert wird, selbst wenn Ventilkörper voneinander abweichen.The present invention has been made in view of the foregoing Problem made and an object of the present invention consists in creating a valve device and one Fuel injector, with a valve element normal is actuated and a fluid leak is prevented, even if Valve body differ from each other.

Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Ventilgeräts und eines Kraftstoffeinspritzgeräts, die eine Erhöhung des Verschleißbetrags eines Ventilkörpers und eines Ventilelements verhindern, selbst wenn Ventilkörper voneinander abweichen. A feature of the present invention is to provide a valve device and a fuel injection device, the an increase in the amount of wear of a valve body and prevent a valve element even if the valve body differ from each other.

Gemäss einem Ventilgerät der vorliegenden Erfindung umfasst ein Ventilkörper einen ersten Ventilkörper und einen zweiten Ventilkörper, und eine relative Position zwischen einem ersten Anlageabschnitt eines Ventilelements und einem zweiten Anlageabschnitt des Ventilelements kann variiert werden gemäss einer relative Position zwischen einem ersten Ventilsitz und einem zweiten Ventilsitz. Selbst wenn die Ventilkörper voneinander versetzt sind, sind der erste und zweite Anlageabschnitt auch voneinander versetzt, um die Versetzung der Ventilkörper aufzulösen. Demgemäss sitzt der erste Anlageabschnitt auf dem ersten Ventilsitz und der zweite Anlageabschnitt sitzt auf dem zweiten Ventilsitz. Somit ändert das Ventilelement seine Position nicht nach dem Setzen auf dem Ventilsitz.According to a valve device of the present invention, a Valve body a first valve body and a second Valve body, and a relative position between a first Contact section of a valve element and a second Contact section of the valve element can be varied according to a relative position between a first valve seat and a second valve seat. Even if the valve body are the first and second Plant section also offset from each other to offset to dissolve the valve body. Accordingly, the first sits System section on the first valve seat and the second The system section sits on the second valve seat. Thus changes the valve element does not change position after being placed on the Valve seat.

Deshalb wird ein Verschleiß des Ventilelements und des Ventilsitzes verhindert. Darüber hinaus wird ein Fluidleck verhindert. Des weiteren ist eine Konstruktionstoleranz der Teile für das Ventilgerät erhöht, da das Fluidleck verhindert wird, selbst wenn die Ventilkörper voneinander versetzt sind. Demgemäss ist das Bearbeiten des Ventilgeräts erleichtert.Therefore, wear of the valve element and the Valve seat prevented. In addition, there is a fluid leak prevented. Furthermore, a design tolerance is the Parts for the valve device increased because the fluid leak prevents even if the valve bodies are offset from each other. Accordingly, editing the valve device is facilitated.

Gemäss einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung hat das Ventilelement ein erstes Ventilelement und ein zweites Ventilelement, die unabhängig beweglich sind. Demgemäss wird ein Steckenbleiben des ersten und zweiten Ventilelements zwischen dem ersten und zweiten Ventilkörper verhindert, da das erste und zweite Ventilelement auch voneinander versetzt sind, um einen Raum zu halten, so dass sich das erste und zweite Ventilelement darin bewegen können, selbst wenn der erste und zweite Ventilkörper voneinander versetzt sind.According to another aspect of the present invention the valve element has a first valve element and a second Valve element that can move independently. Accordingly sticking of the first and second valve elements prevented between the first and second valve body, because the first and second valve elements are also offset from one another, to hold a room so that the first and second Valve element can move in it even if the first and second valve body are offset from each other.

Andere Aufgaben, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung sowie die Funktionen der zugehörigen Teile werden anerkannt aus der folgenden detaillierten Beschreibung und den Zeichnungen, die alle zusammen einen Teil dieser Anmeldung bilden. Bei den Zeichnungen:Other tasks, features and characteristics of the present Invention as well as the functions of the related parts recognized from the following detailed description and the Drawings all together form part of this application form. With the drawings:

zeigt Fig. 1 eine Schnittansicht eines Dreiwegeventils, das als ein Kraftstoffeinspritzgerät gemäss einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird; Figure 1 shows a sectional view which is used as a fuel injection device according to a first embodiment of the present invention, a three-way valve.

zeigt Fig. 2 eine Schnittansicht des Kraftstoffeinspritzgeräts gemäss dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Figure 2 shows a sectional view of the fuel injection apparatus according to the first embodiment of the present invention.

zeigt Fig. 3 eine Schnittansicht eines Ventilkörperabweichungszustands des Dreiwegeventils gemäss dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Figure 3 shows a sectional view of a valve body deviation state of the three-way valve according to the first embodiment of the present invention.

zeigt Fig. 4 ein Teil einer vergrößerten Erläuterungsansicht eines Kugelventilelementabweichungszustands des Dreiwegeventils gemäss dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; FIG. 4 shows part of an enlarged explanatory view of a ball valve element deviation state of the three-way valve according to the first embodiment of the present invention;

zeigt Fig. 5 einen kennzeichnenden Verlauf der Beziehungen zwischen der erzeugten Kraft und dem Versetzungsbetrag eines piezoelektrischen Elements bzgl. der Antriebsspannung gemäss dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Figure 5 shows a characteristic graph of the relationship between the force generated and the displacement amount of a piezoelectric element with respect to the drive voltage according to the first embodiment of the present invention..;

zeigt Fig. 6 eine Schnittansicht eines Dreiwegeventils gemäss einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Figure 6 shows a sectional view of a three-way valve according to a second embodiment of the present invention.

zeigt Fig. 7 eine Schnittansicht eines Dreiwegeventils gemäss einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Figure 7 shows a sectional view of a three-way valve according to a third embodiment of the present invention.

zeigt Fig. 8 eine Schnittansicht eines Dreiwegeventils gemäss einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Figure 8 shows a sectional view of a three-way valve according to a fourth embodiment of the present invention.

zeigt Fig. 9 eine Schnittansicht eines Dreiwegeventils gemäss einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Figure 9 is a sectional view of a three-way valve according to a fifth embodiment of the present invention.

zeigt Fig. 10 eine Schnittansicht eines Ventilkörperabweichungszustands eines Dreiwegeventils gemäss einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Figure 10 shows a sectional view of a valve body deviation state of a three-way valve according to a sixth embodiment of the present invention.

zeigt Fig. 11 eine Schnittansicht eines Ventilkörperabweichungszustands eines Dreiwegeventils gemäss einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Figure 11 is a sectional view of a valve body deviation state of a three-way valve according to a seventh embodiment of the present invention.

zeigt Fig. 12 eine Schnittansicht eines Kraftstoffeinspritzgeräts gemäss einem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Figure 12 shows a sectional view of a fuel injection device according to an eighth embodiment of the present invention.

zeigt Fig. 13 eine Schnittansicht eines Ventilkörperabweichungszustands eines Zweiwegeventils, das verwendet wird für das Kraftstoffeinspritzgerät gemäss dem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Figure 13 is a sectional view of a valve body deviation state which is used for the fuel injection device according to the eighth embodiment of the present invention, a two-way valve.

zeigt Fig. 14 eine Schnittansicht eines Dreiwegeventils gemäss einem Stand der Technik; und Figure 14 shows a sectional view of a three-way valve according to a prior art. and

Fig. 15 zeigt eine Schnittansicht eines Ventilkörperabweichungszustands des Dreiwegeventils gemäss dem Stand der Technik. Fig. 15 shows a sectional view of a valve body deviation state of the three-way valve according to the prior art.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nun beschrieben gemäss den beigefügten Zeichnungen.Embodiments of the present invention will now described according to the accompanying drawings.

First embodiment

Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das auf ein Kraftstoffeinspritzgerät für einen Dieselmotor unter der Verwendung eines Dreiwegeventils als ein Ventilgerät angewandt wird, ist in Fig. 2 gezeigt.A first embodiment of the present invention applied to a fuel injection device for a diesel engine using a three-way valve as a valve device is shown in FIG. 2.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, sind ein Ventilkörper 20 und ein Gehäuse 21 kombiniert durch eine Haltemutter 22. Eine Einspritzöffnung 20A ist an einer Spitze des Ventilkörpers 20 ausgebildet.As shown in FIG. 2, a valve body 20 and a housing 21 are combined by a holding nut 22 . An injection opening 20 A is formed at a tip of the valve body 20 .

Ein Einspritzöffnungsventilelement 25 weist verschiedene Elemente auf, wie bspw. ein Nadelventil 26 und einen Regenkolben 27. Durch eine Hin- und Herbewegung des Einspritzöffnungsventilelements 25 wird die Einspritzöffnung 20A geöffnet und geschlossen. Der Ventilkörper 20 hat einen Nadelventilsitz 20B bei einer stromaufwärtigen Seite bzgl. der Einspritzöffnung 20A. Die Einspritzöffnung 20A wird geschlossen durch Setzen des Nadelventilelements 26 auf dem Nadelventilsitz 20B.An injection opening valve element 25 has various elements, such as a needle valve 26 and a rain piston 27 . The injection opening 20 A is opened and closed by a back and forth movement of the injection opening valve element 25 . The valve body 20 has a needle valve seat 20 B on an upstream side with respect to the injection opening 20 A. The injection opening 20 A is closed by placing the needle valve element 26 on the needle valve seat 20 B.

Eine Feder 26 bringt ihre Federkraft auf ein Nadelventil 26 in einer Abwärtsrichtung in Fig. 2 auf, d. h. in einer Einspritzöffnungs-Schließrichtung. Eine Regeldruckkammer 60 ist bei dem entgegengesetzten Ende zu der Einspritzöffnung 20A bzgl. dem Regelkolben 27 ausgebildet. Druck in der Regeldruckkammer 60 wird auf das Einspritzöffnungsventilelement 25 in einer Schließrichtung der Einspritzöffnung 20A aufgebracht.A spring 26 applies its spring force to a needle valve 26 in a downward direction in FIG. 2, that is, in an injection opening-closing direction. A control pressure chamber 60 is formed at the opposite end to the injection opening 20 A with respect to the control piston 27 . Pressure in the regulating pressure chamber 60 is applied to the injection opening valve element 25 in a closing direction of the injection opening 20 A.

Kraftstoff, der von einer (nicht gezeigten) Common-rail (gemeinsame Leitung) zugeführt wird zu einer Kraftstoffkammer 62 um das Einspritzöffnungsventilelement 25 herum über einen Hochdruckkraftstoffkanal 61, tritt durch einen Spalt hindurch, der ausgebildet ist zwischen dem Einspritzöffnungsventilelement 25 und dem Gehäuse 21 und dem Ventilkörper 20, und erreicht die Spitze des Nadelventils 26.Fuel supplied from a common rail (not shown) to a fuel chamber 62 around the injection valve member 25 via a high pressure fuel passage 61 passes through a gap formed between the injection valve member 25 and the housing 21 and the valve body 20 , and reaches the tip of the needle valve 26 .

Ein Gleitabschnitt zwischen dem Einspritzöffnungsventilelement 25 außer dem Regelkolben 27 und dem Gehäuse 21 und Ventilkörper 20 ist derart angefasst, dass Kraftstoff durch den Gleitabschnitt hindurchtritt. Zu der Kraftstoffkammer 62 zugeführter Kraftstoff wird auch zugeführt zu der Regeldruckkammer 60 über einen Kraftstoffkanal 27A, der in dem Regelkolben 27 ausgebildet ist. A sliding portion between the injection port valve member 25 other than the control piston 27 and the housing 21 and valve body 20 is gripped so that fuel passes through the sliding portion. Fuel supplied to the fuel chamber 62 is also supplied to the control pressure chamber 60 via a fuel channel 27 A, which is formed in the control piston 27 .

Der Hochdruckkraftstoffkanal 61 ist mit dem Kraftstoffkanal 66 verbunden, der mit einem Kraftstoffeinlasskanal 64 des Dreiwegeventils 30 verbunden ist.The high-pressure fuel channel 61 is connected to the fuel channel 66 , which is connected to a fuel inlet channel 64 of the three-way valve 30 .

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, hat das Dreiwegeventil 30 einen ersten Ventilkörper 31 und einen zweiten Ventilkörper 35 als einen Ventilkörper. Der erste Ventilkörper 31 und der zweite Ventilkörper 35 sind befestigt an einer Kontaktfläche 31A und einer Kontaktfläche 35A. Der erste Ventilkörper 31 und der zweite Ventilkörper 35 sind positioniert durch einen Passstift 38 in Positionieröffnungen 33 und 37, die jeweils an dem ersten Ventilkörper 31 und den zweiten Ventilkörper 35 ausgebildet sind.As shown in FIG. 1, the three-way valve 30 has a first valve body 31 and a second valve body 35 as a valve body. The first valve body 31 and the second valve body 35 are fastened to a contact surface 31 A and a contact surface 35 A. The first valve body 31 and the second valve body 35 are positioned by a dowel pin 38 in positioning openings 33 and 37 , each on the first valve body 31 and the second valve body 35 are formed.

Ein erstes Kugelventilelement 40 als ein erstes Ventilelement und ein zweites Kugelventilelement 41 als ein zweites Ventilelement sind beweglich untergebracht in der Ventilkammer 30A, die ausgebildet ist durch einen ersten Ventilkörper 31 und den zweiten Ventilkörper 35. Das erste Kugelventilelement 40 und das zweite Kugelventilelement 41 haben einen identischen Durchmesser und Sitzradius.A first ball valve element 40 as a first valve element and a second ball valve element 41 as a second valve element are movably accommodated in the valve chamber 30 A, which is formed by a first valve body 31 and the second valve body 35 . The first ball valve element 40 and the second ball valve element 41 have an identical diameter and seat radius.

Das erste Kugelventilelement 40 und das zweite Kugelventilelement 41 werden einstückig bewegt durch eine Kraft, die von dem piezoelektrischen Element 51 und dem Kraftstoffdruck der Hochdruckseite aufgenommen wird, aber jedes derselben ist unabhängig beweglich. Der Kraftstoffauslasskanal 63 als ein erster Kanal ist geschlossen, wenn das erste Kugelventilelement 40 auf dem ersten Ventilsitz 32 sitzt. Der Kraftstoffeinlasskanal 64 als ein zweiter Kanal ist geschlossen, wenn das zweite Kugelventilelement 41 auf dem zweiten Ventilsitz 36 sitzt.The first ball valve element 40 and the second ball valve element 41 are moved integrally by a force received by the piezoelectric element 51 and the fuel pressure of the high pressure side, but each of them is independently movable. The fuel outlet passage 63 as a first passage is closed when the first ball valve element 40 is seated on the first valve seat 32 . The fuel inlet passage 64 as a second passage is closed when the second ball valve element 41 is seated on the second valve seat 36 .

Der Kraftstoffauslasskanal 63, der in dem ersten Ventilkörper 31 ausgebildet ist, ist mit einer Niederdruckkammer 67 verbunden. Der in dem zweiten Ventilkörper 35 ausgebildete Kraftstoffeinlasskanal ist mit einem Kanal 66 verbunden. Der an dem zweiten Ventilkörper 35 ausgebildete Kraftstoffregelkanal 65 mit einem Ausschnitt bei der Ventilkammer 30A ist mit der Regeldruckkammer 60 verbunden.The fuel outlet passage 63 formed in the first valve body 31 is connected to a low pressure chamber 67 . The fuel inlet channel formed in the second valve body 35 is connected to a channel 66 . The fuel control channel 65 formed on the second valve body 35 with a cutout in the valve chamber 30 A is connected to the control pressure chamber 60 .

Ein elektrischer Antriebsabschnitt 50 umfasst ein piezoelektrisches Element 51 als eine Antriebsquelle und ein Kolben 52 bewegt sich hin und her gemäss der Versetzung des piezoelektrischen Elements 51. Elektrische Energie wird dem piezoelektrischen Element 51 zugeführt von einem Anschluss 46, der in eine Verbindungseinrichtung 45 eingebettet ist. Eine konische Scheibenfeder 53 bringt ihre Federkraft auf das piezoelektrische Element 51 auf in einer Richtung, dass das piezoelektrische Element 51 getrennt wird von dem ersten Kugelventilelement 40.An electric drive section 50 includes a piezoelectric element 51 as a drive source, and a piston 52 reciprocates according to the displacement of the piezoelectric element 51 . Electrical energy is supplied to the piezoelectric element 51 from a connection 46 which is embedded in a connecting device 45 . A conical disc spring 53 applies its spring force to the piezoelectric element 51 in a direction that the piezoelectric element 51 is separated from the first ball valve element 40 .

Es wird nun ein Ventilkörperabweichungszustand erläutert zwischen dem ersten Ventilkörper 31 und dem zweiten Ventilkörper 35.A valve body deviation state between the first valve body 31 and the second valve body 35 will now be explained.

Es soll beachtet werden, dass der Durchmesser Dv der Kugelventilelemente 40 und 41 gleich 2 mm ist, und der konische vertikale Winkel des Ventilkörpers, der die Kugelventilelemente 40 und 41 aufnimmt, gleich 90° ist, und der Hubbetrag Hv1 der Ventilelemente 40 und 41 gleich 20 µm ist. Der konische vertikale Winkel des Ventilkörpers und Durchmesser und Hubbetrag der Kugelventilelemente 40 und 41 soll nicht auf die vorstehenden Zahlen beschränkt sein.It should be noted that the diameter Dv of the ball valve elements is equal to 2 40 and 41 mm, and the conical vertical angle of the valve body which receives the ball valve elements 40 and 41 is equal to 90 °, and the lift amount Hv1 of the valve elements 40 and 41 is equal to Is 20 µm. The conical vertical angle of the valve body and the diameter and amount of lift of the ball valve elements 40 and 41 are not intended to be limited to the above numbers.

Fig. 3 stellt einen Ventilkörperabweichungszustand dar, wobei das erste Kugelventilelement 40 auf dem ersten Ventilsitz 32 sitzt und das zweite Kugelventilelement 41 auf dem zweiten Ventilsitz 36 sitzt. FIG. 3 illustrates a valve body deviation state, where the first ball valve element 40 is seated on the first valve seat 32 and the second ball valve element 41 is seated on the second valve seat 36 .

Wenn ein Abstand zwischen einer Kontaktfläche 31A und dem zweiten Kugelventilelement 41 in der Hubrichtung definiert ist als "a" und ein Abstand zwischen der Kontaktfläche 35A und dem ersten Kugelventilelement 40 in der Hubrichtung als "b" definiert ist, wie in Fig. 4 gezeigt ist, ist der Hubbetrag Hv1 der Kugelventilelemente 40 und 41 gleich "a" + "b" (Hv1 = a + b), wenn die Ventilkörper 31 und 35 nicht voneinander abweichen, wie in Fig. 1 gezeigt ist.When a distance between a contact surface 31 A and the second ball valve element 41 in the stroke direction is defined as "a" and a distance between the contact surface 35 A and the first ball valve element 40 in the stroke direction is defined as "b", as in FIG. 4 is shown, the stroke amount Hv1 of the ball valve elements 40 and 41 is "a" + "b" (Hv1 = a + b) if the valve bodies 31 and 35 do not differ from each other, as shown in FIG. 1.

"a" und "b" können jede Zahl sein und eines aus den Kugelventilelementen 40 und 41 kann die Grenze überschreiten zwischen den Kontaktflächen 31A und 35A, wenn "a" und "b" die folgende Gleichung erfüllen:
"a" and "b" can be any number and one of the ball valve elements 40 and 41 can exceed the limit between the contact areas 31 A and 35 A if "a" and "b" satisfy the following equation:

Hv1 = a + bHv1 = a + b

Wenn die Ventilkörper 31 und 35 nicht voneinander abweichen, bleiben die Kugelventilelemente 40 und 41 nicht zwischen den Ventilkörpern 31 und 35 stecken. Demgemäss gibt es kein Kraftstoffleck zwischen den Kontaktflächen 31A und 35A.If the valve bodies 31 and 35 do not differ from one another, the ball valve elements 40 and 41 do not get stuck between the valve bodies 31 and 35 . Accordingly, there is no fuel leak between the contact areas 31 A and 35 A.

Wenn die Ventilkörper 31 und 35 voneinander abweichen um 40 µm entlang der Kontaktfläche, können die Kugelventilelemente 40 und 41 auch voneinander abweichen entlang der Kontaktfläche, wobei die Kugelventilelemente auf den jeweiligen Ventilsitzen 32 und 36 sitzen bleiben. In Fig. 4 beträgt die Abweichung Ha der Kugelventilelemente 40 und 41 entlang der Kontaktfläche gleich 40 µm (Ha = 40 µm).If the valve bodies 31 and 35 differ from one another by 40 μm along the contact surface, the ball valve elements 40 and 41 can also differ from one another along the contact surface, the ball valve elements remaining on the respective valve seats 32 and 36 . In FIG. 4, the deviation Ha is of the ball valve elements 40 and 41 along the contact surface equal to 40 microns (Ha = 40 microns).

Ein beweglicher Abstand Hv2 der Kugelventilelemente 40 und 41 in der Hubrichtung ist gleich Hv1 + 2x (Hv2 = Hv1 + 2x), wobei:
A movable distance Hv2 of the ball valve elements 40 and 41 in the stroke direction is equal to Hv1 + 2x (Hv2 = Hv1 + 2x), where:

x = (Dv/2) - y
y = [(Dv/2)² - (Ha/2)²]^1/2 x = (Dv / 2) - y
y = [(Dv / 2) ² - (Ha / 2) ² ] ^1/2

Demgemäss:
Accordingly:

Hv2 = Hv1 + 2{(Dv/2) - [(Dv/2)² - (Ha/2)²]^1/2}
Hv2 = Hv1 + Dv - (Dv² - Ha2)^{1/2 . . .} (Gleichung 1)
Hv2 = Hv1 + 2 {(Dv / 2) - [(Dv / 2) ² - (Ha / 2) ² ] ^1/2 }
Hv2 = Hv1 + Dv - (Dv ² - Ha2) ^{1/2. . .} (Equation 1)

Wenn bei der vorstehenden Gleichung 1 Hv1 = 20 µm, Dv = 2 mm, Ha = 40 µm gilt, ist Hv2 ≅ 20,4 µm (Hv2 = 20,4 µm), was ungefähr derselbe Wert ist wie der Konstruktionswert Hv1 = 20 µm. Demgemäss wird ein fehlerhafter Vorgang verhindert, der durch das zwischen den Ventilkörpern steckende Kugelventilelement verursacht wird, selbst wenn die Ventilkörper voneinander abweichen entlang der Kontaktfläche.If in the above equation 1 Hv1 = 20 µm, Dv = 2 mm, Ha = 40 µm, Hv2 ≅ 20.4 µm (Hv2 = 20.4 µm) is what is approximately the same value as the design value Hv1 = 20 µm. Accordingly, an erroneous operation is prevented which through the stuck between the valve bodies Ball valve element is caused even if the Valve bodies differ from each other along the contact surface.

Darüber hinaus wird das Trennen der Kontaktflächen der Ventilkörper verhindert, das verursacht wird durch das zwischen den Ventilkörpern steckende Kugelventilelement. Somit wird ein Kraftstoffleck von einem Spalt zwischen den Kontaktflächen der Ventilkörper verhindert.In addition, the separation of the contact surfaces of the Prevents valve body caused by the between the valve body inserting ball valve element. Thus a Fuel leak from a gap between the contact surfaces of the Valve body prevented.

Darüber hinaus wird die Position des Kugelventilelements nicht geändert nach dem Setzen auf dem Ventilsitz. Demgemäss wird der Verschleiß des Ventilelements und des Ventilsitzes verhindert. Der Betrieb des Kraftstoffeinspritzgerätes 10 wird nun beschrieben.In addition, the position of the ball valve element is not changed after being seated on the valve seat. Accordingly, the wear of the valve element and the valve seat is prevented. The operation of the fuel injection device 10 will now be described.

(1) Während sich das piezoelektrische Element 51 bei einem elektrisch entladenen Zustand befindet, ist das piezoelektrische Element 51 nicht verlängert und bleibt bei einer in Fig. 1 gezeigten Position. Der Kolben 52 ist etwas getrennt von dem ersten Kugelventilelement 40, um das Setzen des ersten Kugelventilelements 40 auf dem ersten Ventilsitz 32 nicht zu verhindern.(1) While the piezoelectric element 51 is in an electrically discharged state, the piezoelectric element 51 is not elongated and remains in a position shown in FIG. 1. The piston 52 is somewhat separated from the first ball valve element 40 in order not to prevent the first ball valve element 40 from being placed on the first valve seat 32 .

Wenn sich das piezoelektrische Element 51 bei dem elektrisch entladenen Zustand befindet und das piezoelektrische Element 51 sich bei dem nicht verlängerten Zustand befindet, sitzt das erste Kugelventilelement 40 auf dem ersten Ventilsitz 32 und das zweite Kugelventilelement 41 ist von dem zweiten Ventilsitz 36 gelöst gemäss der Druckdifferenz zwischen dem Niederdruckkraftstoffauslasskanal 63 und dem Hochdruckkraftstoffeinlasskanal 64.When the piezoelectric element 51 is in the electrically discharged state and the piezoelectric element 51 is in the non-extended state, the first ball valve element 40 sits on the first valve seat 32 and the second ball valve element 41 is released from the second valve seat 36 according to the pressure difference between the low pressure fuel outlet passage 63 and the high pressure fuel inlet passage 64 .

Demgemäss ist der Kraftstoffauslasskanal 63 geschlossen und der Kraftstoffeinlasskanal 64 ist mit dem Kraftstoffregelkanal 65 verbunden. Da die Regeldruckkammer 60 mit dem Hochdruckkraftstoffkanal 66 verbunden ist über einen Kraftstoffeinlasskanal 64 und einen Kraftstoffregelkanal 65, ist der Kraftstoffdruck in der Regeldruckkammer 60 hoch. Dabei sind ein Kraftstoffdruck in der Regeldruckkammer 60 und eine Kraft, die das Einspritzöffnungsventilelement 25 von der Feder 28 in einer Einspritzöffnungs-Schließrichtung aufnimmt, größer als eine Kraft, die das Einspritzöffnungsventilelement 25 von Kraftstoff in einer Kraftstoffkammer 62 in einer Einspritzöffnungs-Öffnungsrichtung aufnimmt. Deshalb sitzt das Nadelventilelement 26 auf einem Nadelventilsitz 20B, um die Einspritzöffnung 20A zu schließen. Demgemäss wird keine Kraftstoffeinspritzung über die Einspritzöffnung 20A durchgeführt.Accordingly, the fuel outlet channel 63 is closed and the fuel inlet channel 64 is connected to the fuel control channel 65 . Since the control pressure chamber 60 is connected to the high-pressure fuel channel 66 via a fuel inlet channel 64 and a fuel control channel 65 , the fuel pressure in the control pressure chamber 60 is high. Here, a fuel pressure in the control pressure chamber 60 and a force receiving the injection hole valve element 25 by the spring 28 in an injector opening-closing direction, greater than a force 25 in an injection port opening direction receives the injection hole valve element of fuel in a fuel chamber 62nd Therefore, the needle valve element 26 sits on a needle valve seat 20 B to close the injection opening 20 A. Accordingly, no fuel injection is carried out via the injection opening 20 A.

(2) Wenn das piezoelektrische Element 51 geladen ist, erstreckt es sich zu dem ersten Kugelventilelement 40 gegen die Federkraft der konischen Scheibenfeder 53. Das erste Kugelventilelement 40 ist von dem ersten Ventilsitz 32 gelöst und das zweite Kugelventilelement 41 sitzt auf dem zweiten Ventilsitz 36. Demgemäss ist der Kraftstoffauslasskanal 63 mit dem Kraftstoffregelkanal 65 verbunden, und der Kraftstoffeinlasskanal 64 ist geschlossen.(2) When the piezoelectric element 51 is charged, it extends to the first ball valve element 40 against the spring force of the conical disc spring 53 . The first ball valve element 40 is detached from the first valve seat 32 and the second ball valve element 41 sits on the second valve seat 36 . Accordingly, the fuel outlet passage 63 is connected to the fuel control passage 65 , and the fuel inlet passage 64 is closed.

Da der Kraftstoff von der Regeldruckkammer 60 zu der Niederdruckkammer 67 abgegeben wird über den Kraftstoffregelkanal 65 und den Kraftstoffauslasskanal 63, wird der Kraftstoffdruck in der Regeldruckkammer 60 reduziert. Der zu der Niederdruckkammer 67 abgegebenen Kraftstoff läuft zurück zu der Außenseite des Kraftstoffeinspritzgeräts über einen Kraftstoffkanal 68, wie bspw. einen Kraftstofftank. Since the fuel is discharged from the control pressure chamber 60 to the low pressure chamber 67 via the fuel control channel 65 and the fuel outlet channel 63 , the fuel pressure in the control pressure chamber 60 is reduced. The fuel delivered to the low pressure chamber 67 runs back to the outside of the fuel injector via a fuel passage 68 , such as a fuel tank.

Wenn der Kraftstoffdruck in der Regeldruckkammer 60 plus eine Kraft, die das Einspritzöffnungsventilelement 25 von der Feder 28 in der Einspritzöffnungs-Schließrichtung aufnimmt, geringer ist als eine Kraft, die das Einspritzöffnungsventilelement 25 von Kraftstoff in der Kraftstoffkammer 63 in der Einspritzöffnungs-Öffnungsrichtung aufnimmt, wird das Nadelventilelement 26 von dem Nadelventilsitz 20B gelöst, und die Kraftstoffeinspritzung wird über die Einspritzöffnung 20A durchgeführt.When the fuel pressure in the control pressure chamber 60 plus a force that receives the injection hole valve element 25 by the spring 28 in the injection opening-closing direction, is less than a force 25 in the injection port opening direction receives the injection hole valve element of fuel in the fuel chamber 63, is the needle valve element 26 is released from the needle valve seat 20 B, and the fuel injection is carried out via the injection opening 20 A.

(3) Wenn die elektrischen Ladungen des piezoelektrischen Elements 51 freigegeben werden, wird es verkürzt (das piezoelektrische Element 51 schrumpft). Demgemäss werden das erste Kugelventilelement 40 und das zweite Kugelventilelement 41 zu dem ersten Ventilsitz 32 gedrückt durch Kraftstoffdruck des Kraftstoffeinlasskanals 64, und der Kraftstoffauslasskanal 63 wird geschlossen, und der Kraftstoffeinlasskanal 64 wird mit dem Kraftstoffregelkanal 65 verbunden. Der Kraftstoffdruck in der Regeldruckkammer 60 erhöht sich.(3) When the electric charges of the piezoelectric element 51 are released, it is shortened (the piezoelectric element 51 shrinks). Accordingly, the first ball valve element 40 and the second ball valve element 41 are at the first valve seat 32 urged by the fuel pressure of the fuel intake passage 64 and the fuel discharge passage 63 is closed and the fuel intake passage 64 is connected to the fuel control channel 65th The fuel pressure in the control pressure chamber 60 increases.

Wenn der Kraftstoffdruck in der Regeldruckkammer 60 plus eine Kraft, die das Einspritzöffnungsventilelement 25 von der Feder 28 in der Einspritzöffnungs-Schließrichtung aufnimmt, größer ist als eine Kraft, die das Einspritzöffnungsventilelement 25 von dem Kraftstoff in der Kraftstoffkammer 62 in der Einspritzöffnungs-Öffnungsrichtung aufnimmt; sitzt das Nadelventilelement 26 auf dem Nadelventilsitz 20B, um die Einspritzöffnung 20A zu schließen. Somit wird die Kraftstoffeinspritzung über die Einspritzöffnung 20A angehalten.When the fuel pressure in the control pressure chamber 60 plus a force that receives the injection hole valve element 25 by the spring 28 in the injection opening-closing direction is greater than a force 25 in the injection port opening direction receives the injection hole valve element of the fuel in the fuel chamber 62; the needle valve element 26 sits on the needle valve seat 20 B in order to close the injection opening 20 A. Thus, fuel injection through the injection port 20 A is stopped.

Wie vorstehend beschrieben ist, bewegen sich die Kugelventilelemente 40 und 41 in der Ventilkammer 30A hin und her gemäss den Lade- und Entladeregelungen des piezoelektrischen Elements 51, und der Kraftstoffdruck in der Regeldruckkammer 60 erhöht sich oder vermindert sich. Somit wird die Einspritzöffnung 20A geöffnet und geschlossen.As described above, the ball valve elements 40 and 41 reciprocate in the valve chamber 30 A according to the charge and discharge controls of the piezoelectric element 51 , and the fuel pressure in the control pressure chamber 60 increases or decreases. The injection opening 20 A is thus opened and closed.

Darüber hinaus sind die ersten Kugelventilelemente 40 und das zweite Kugelventilelement 41 in einer kugeligen Form ausgebildet, und die Sitzflächen der Ventilsitze sind konisch und nicht flach. Demgemäss wird ein Aufprall der Kugelventilelemente verhindert, wenn die Kugelventilelemente auf den jeweiligen Ventilsitzen sitzen.In addition, the first ball valve elements 40 and the second ball valve element 41 are formed in a spherical shape, and the seat surfaces of the valve seats are conical and not flat. Accordingly, an impact of the ball valve elements is prevented when the ball valve elements are seated on the respective valve seats.

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist der Sitzradius des ersten Kugelventilelements 40 identisch jenem des zweiten Kugelventilelements 41. Es ist jedoch besser, den Sitzradius des zweiten Kugelventilelements 41, das den Kraftstoffeinlasskanal 64 bei der Hochdrucksseite schließt, kleiner einzurichten als jenen des ersten Kugelventils 40, das den Kraftstoffauslasskanal 63 bei der Niederdruckseite schließt.In the first exemplary embodiment, the seat radius of the first ball valve element 40 is identical to that of the second ball valve element 41 . However, it is better to make the seat radius of the second ball valve member 41 , which closes the fuel inlet passage 64 on the high pressure side, smaller than that of the first ball valve 40 , which closes the fuel outlet passage 63 on the low pressure side.

In Fig. 5 zeigt die kennzeichnende Linie 100 eine Beziehung zwischen der Antriebskraft (erzeugte Kraft) und dem Versetzungsbetrag des piezoelektrischen Elements 51, wenn die an das piezoelektrische Element 51 angelegte Antriebsspannung gleich 200 V beträgt, und die kennzeichnende Linie 102 zeigt eine Beziehung zwischen der erzeugten Kraft und dem Versetzungsbetrag des piezoelektrischen Elements 51, wenn die an das piezoelektrische Element 51 angelegte Antriebsspannung gleich 150 V beträgt.In Fig. 5, the characteristic line 100 shows a relationship between the driving force (generated force) and the displacement amount of the piezoelectric element 51 when the driving voltage applied to the piezoelectric element 51 is 200 V, and the characteristic line 102 shows a relationship between that generated force and the amount of displacement of the piezoelectric element 51 when the drive voltage applied to the piezoelectric element 51 is 150V.

Der durch Punkte 101 und 103 bezeichnete Versetzungsbetrag ist ein Versetzungsbetrag des piezoelektrischen Elements 51, der notwendig ist zum Setzen des zweiten Kugelventilelements 41 auf dem zweiten Ventilsitz 36. Der Versetzungsbetrag des piezoelektrischen Elements bei dem Lösen des ersten Kugelventilelements 40 von dem ersten Ventilsitz 32 beträgt ungefähr 0. Die durch den Punkt 101 bezeichnete erzeugte Kraft ist eine erzeugte Kraft des piezoelektrischen Elements 51, die notwendig ist zum Lösen des ersten Kugelventilelements 40 von dem ersten Ventilsitz 32 bei dem ersten Ausführungsbeispiel.The amount of displacement denoted by points 101 and 103 is an amount of displacement of the piezoelectric element 51 that is necessary for setting the second ball valve element 41 on the second valve seat 36 . The amount of displacement of the piezoelectric element when the first ball valve element 40 is released from the first valve seat 32 is approximately 0. The generated force indicated by the point 101 is a generated force of the piezoelectric element 51 which is necessary to release the first ball valve element 40 from the first Valve seat 32 in the first embodiment.

Wie in Fig. 5 gezeigt ist, erzeugt ein piezoelektrisches Element im allgemeinen eine größere erzeugte Kraft, wenn der Versetzungsbetrag klein ist und umgekehrt, wenn die Antriebsspannung konstant ist.As shown in Fig. 5, a piezoelectric element generally generates a larger generated force when the amount of displacement is small and vice versa when the drive voltage is constant.

Gemäss dem in dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung offenbarten Dreiwegeventil 30 ist eine Kraft, die notwendig ist zum Lösen des ersten Kugelventilelements 40 von dem ersten Ventilsitz 32, das Produkt einer Sitzfläche des ersten Kugelventilelements 40 und eines Kraftstoffdrucks der Ventilkammer 30A, d. h. eines Hochdruckkraftstoffkanals 66, wenn ein Druck in dem Kraftstoffauslasskanal 63 bei der Niederdrucksseite gleich 0 ist.According to the three-way valve 30 disclosed in the first exemplary embodiment of the present invention, a force that is necessary for releasing the first ball valve element 40 from the first valve seat 32 is the product of a seat surface of the first ball valve element 40 and a fuel pressure of the valve chamber 30 A, ie a high-pressure fuel channel 66 when a pressure in the fuel outlet passage 63 is 0 on the low pressure side.

Darüber hinaus ist eine Kraft, die notwendig ist zum Halten des Kontaktzustands des zweiten Kugelventilelements 41 an dem zweiten Ventilsitz 36, das Produkt einer Sitzfläche des zweiten Kugelventilelements 41 und eines Kraftstoffdrucks des Hochdruckkraftstoffkanals 66.In addition, a force necessary to maintain the contact state of the second ball valve element 41 on the second valve seat 36 is the product of a seat surface of the second ball valve element 41 and a fuel pressure of the high pressure fuel passage 66 .

Der Versetzungsbetrag des piezoelektrischen Elements 51 zum Halten des Kontaktzustands des zweiten Kugelventilelements 41 an dem zweiten Ventilsitz 36 ist größer als der Versetzungsbetrag des piezoelektrischen Elements 51 zum Lösen des ersten Kugelventilelements 40 von dem ersten Ventilsitz 32.The amount of displacement of the piezoelectric element 51 for holding the contact state of the second ball valve element 41 on the second valve seat 36 is larger than the amount of displacement of the piezoelectric element 51 for releasing the first ball valve element 40 from the first valve seat 32 .

Wenn demgemäss die Beziehung zwischen der erzeugten Kraft und dem Versetzungsbetrag des in Fig. 5 gezeigten piezoelektrischen Elements in Betracht gezogen wird, wird das zweite Kugelventilelement 41 bei seinem Kontaktzustand an dem zweiten Ventilsitz 36 gehalten, selbst wenn die erzeugte Kraft des piezoelektrischen Elements 51 klein ist, wenn ein Sitzdurchmesser beim Setzen des zweiten Kugelventilelements 41 an dem zweiten Ventilsitz 36 klein eingerichtet ist. Accordingly, when the relationship between the generated force and the amount of displacement of the piezoelectric element shown in FIG. 5 is taken into consideration, the second ball valve element 41 is held on the second valve seat 36 in its contact state even if the generated force of the piezoelectric element 51 is small when a seat diameter is set small when the second ball valve element 41 is placed on the second valve seat 36 .

Wenn bspw. Sitzdurchmesser des ersten Kugelventilelements 40 und des zweiten Kugelventilelements 41 identisch sind, ist eine erzeugte Kraft bei dem Punkt 101 erforderlich zum Setzen des zweiten Kugelventilelements 41 an dem zweiten Ventilsitz 36. Demgemäss sind 200 V Antriebsspannung erforderlich.For example, if the seat diameters of the first ball valve element 40 and the second ball valve element 41 are identical, a force generated at point 101 is required to set the second ball valve element 41 on the second valve seat 36 . Accordingly, a 200 V drive voltage is required.

Wenn jedoch ein Sitzdurchmesser des zweiten Kugelventilelements 41 kleiner ist als jener des ersten Kugelventilelements 40, ist die erzeugte Kraft reduziert, die notwendig ist zum Setzen des zweiten Kugelventilelements 41 an dem zweiten Ventilsitz 36, auf eine erzeugte Kraft bei dem Punkt 103. Dabei beträgt die Antriebsspannung 150 V.However, when a seat diameter of the second ball valve element 41 is smaller than that of the first ball valve element 40 , the generated force necessary to set the second ball valve element 41 on the second valve seat 36 is reduced to a generated force at the point 103 . The drive voltage is 150 V.

Die erzeugte Kraft des piezoelektrischen Elements 51 in der Nähe von 0 des Versetzungsbetrags ist größer als eine Kraft, die notwendig ist zum Lösen des ersten Kugelventilelements 40 von dem ersten Ventilsitz 32. Demgemäss ist die an das piezoelektrische Element 51 angelegte Antriebsspannung reduziert, wenn der Sitzdurchmesser des zweiten Kugelventilelements 41 kleiner ist als der des ersten Kugelventilelements 40.The generated force of the piezoelectric element 51 in the vicinity of 0 of the displacement amount is larger than a force necessary for releasing the first ball valve element 40 from the first valve seat 32 . Accordingly, the drive voltage applied to the piezoelectric element 51 is reduced when the seat diameter of the second ball valve element 41 is smaller than that of the first ball valve element 40 .

Second embodiment

Ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 6 dargestellt. Dabei und bei den folgenden Ausführungsbeispielen sind Komponenten, die im wesentlichen dieselben sind wie jene bei dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.A second embodiment of the present invention is shown in FIG. 6. In this case and in the following exemplary embodiments, components which are essentially the same as those in the previous exemplary embodiment are denoted by the same reference symbols.

Ein zweites Kugelventilelement 41 und eine Feder 72 als ein Kraftaufbringungselement sind in dem zweiten Ventilkörper 70 untergebracht. Eine Feder 72 liegt an einem Federsitz 71 an, der an dem zweiten Ventilkörper 70 ausgebildet ist, und bringt eine Federkraft auf das zweite Kugelventilelement 41 in einer Richtung auf, dass das zweite Kugelventilelement 41 von dem zweiten Ventilsitz 36 gelöst wird.A second ball valve element 41 and a spring 72 as a force application element are accommodated in the second valve body 70 . A spring 72 abuts a spring seat 71 formed on the second valve body 70 and applies a spring force to the second ball valve element 41 in a direction that the second ball valve element 41 is released from the second valve seat 36 .

Wenn die elektrischen Ladungen des piezoelektrischen Elements 51 freigegeben werden, sitzt das erste Kugelventilelement 40 sicher auf dem ersten Ventilsitz 32, selbst wenn die Druckdifferenz zwischen dem Kraftstoffauslasskanal 63 bei der Niederdruckseite und dem Kraftstoffeinlasskanal 64 bei der Hochdruckseite klein ist.When the electric charges of the piezoelectric element 51 are released, the first ball valve element 40 is securely seated on the first valve seat 32 even if the pressure difference between the fuel outlet passage 63 on the low pressure side and the fuel inlet passage 64 on the high pressure side is small.

Third embodiment

Ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 7 dargestellt.A third embodiment of the present invention is shown in FIG. 7.

Eine Feder 77 als ein Kraftaufbringungselement ist angeordnet zwischen dem ersten Kugelventilelement 40 und dem zweiten Kugelventilelement 41 und liegt an einem Federsitz 76 an, der ausgebildet ist an dem zweiten Ventilkörper 75. Die Feder 77 bringt ihre Federkraft auf das erste Kugelventilelement 40 zu dem ersten Ventilsitz 32 hin auf.A spring 77 as a force application element is arranged between the first ball valve element 40 and the second ball valve element 41 and bears against a spring seat 76 which is formed on the second valve body 75 . The spring 77 applies its spring force to the first ball valve element 40 towards the first valve seat 32 .

Gemäss dem dritten Ausführungsbeispiel ist es nicht notwendig, den Kanaldurchmesser des Kraftstoffeinlasskanals 64 zu reduzieren, da der Federsitz nicht an dem zweiten Kugelventilelement 41 ausgebildet ist.According to the third exemplary embodiment, it is not necessary to reduce the channel diameter of the fuel inlet channel 64 , since the spring seat is not formed on the second ball valve element 41 .

Fourth embodiment

Ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 8 dargestellt.A fourth embodiment of the present invention is shown in FIG. 8.

Da das erste Ventilelement 80 und das zweite Ventilelement 83 in einer ähnlichen Form ausgebildet sind, wird die Beschreibung des zweiten Ventilelements 83 hier unterlassen und es wird nur das erste Ventilelement 80 beschrieben. Bezugszeichen 80, 81 und 82 entsprechen jeweils Bezugszeichen 83, 84 und 85. Since the first valve element 80 and the second valve element 83 are formed in a similar shape, the description of the second valve element 83 is omitted here and only the first valve element 80 will be described. Reference numerals 80 , 81 and 82 correspond to reference numerals 83 , 84 and 85, respectively.

Das erste Ventilelement 80 weist einen Hauptventilkörper 81 und einen Gleitabschnitt 82 auf, der in einer Ringform um den Umfang des Hauptventilkörpers 81 herum ausgebildet ist. Ein Ende des Hauptventilkörpers 81 bei der Seite des ersten Ventilsitzes 32 ist in einer Form eines Kegelstumpfs ausgebildet mit einem kleineren Durchmesser in der Nähe des ersten Ventilsitzes 32.The first valve element 80 has a main valve body 81 and a sliding portion 82 which is formed in a ring shape around the circumference of the main valve body 81 . One end of the main valve body 81 on the side of the first valve seat 32 is formed in a truncated cone shape with a smaller diameter near the first valve seat 32 .

Der Gleitabschnitt 82 ist geführt durch eine innere Umfangswand des ersten Ventilkörpers 31 und gleitet mit der inneren Umfangswand des ersten Ventilkörpers 31 gemäss der Ausdehnung des piezoelektrischen Elements 51. Eine Vielzahl an Verbindungskanälen 82A zum Verbinden von Kraftstoff sind in dem Gleitabschnitt 82 ausgebildet.The sliding portion 82 is guided through an inner peripheral wall of the first valve body 31 and slides with the inner peripheral wall of the first valve body 31 according to the expansion of the piezoelectric element 51 . A plurality of connecting channels 82 A for connecting fuel are formed in the sliding portion 82nd

Das erste Ventilelement 80 und das zweite Ventilelement 83 liegen an ebenen Flächen 81A und 84A an. Demgemäss ist der Flächendruck, der auf die Anlagefläche zwischen den Ventilelementen 80 und 83 aufgebracht wird, reduziert, selbst wenn die Druckdifferenz zwischen dem Kraftstoffauslasskanal 63 bei der Niederdruckseite und dem Kraftstoffeinlasskanal 64 bei der Hochdruckseite groß ist. Somit wird eine Beschädigung der Ventilelemente verhindert.The first valve element 80 and the second valve element 83 rest on flat surfaces 81 A and 84 A. Accordingly, the surface pressure applied to the abutment surface between the valve members 80 and 83 is reduced even if the pressure difference between the fuel outlet passage 63 on the low pressure side and the fuel inlet passage 64 on the high pressure side is large. This prevents damage to the valve elements.

Fifth embodiment

Ein fünftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 9 dargestellt.A fifth embodiment of the present invention is shown in FIG. 9.

Das erste Ventilelement 92 weist einen zylindrischen Hauptventilkörper 93 und einen ringförmigen Gleitabschnitt 94 auf, der an dem äußeren Umfang des Hauptventilkörpers 93 ausgebildet ist. Der Gleitabschnitt 94 ist durch eine innere Umfangswand des ersten Ventilkörpers 90 geführt und gleitet mit der inneren Umfangswand des ersten Ventilkörpers 90 gemäss der Ausdehnung des piezoelektrischen Elements 51. Eine Vielzahl von Verbindungskanälen 94A ist zum Verbinden von Kraftstoff in dem Gleitabschnitt 94 ausgebildet.The first valve element 92 has a cylindrical main valve body 93 and an annular sliding portion 94 formed on the outer periphery of the main valve body 93 . The sliding portion 94 is guided through an inner peripheral wall of the first valve body 90 and slides with the inner peripheral wall of the first valve body 90 in accordance with the expansion of the piezoelectric element 51 . A plurality of connecting channels 94 A is formed to connect the fuel in the sliding portion 94th

Der erste Ventilsitz 91 ist in einer flachen Form ausgebildet und der anliegende Abschnitt 93A des ersten Ventilelements 92, um an dem ersten Ventilsitz 91 zu sitzen, ist auch in einer flachen Form ausgebildet. Demgemäss ist ein Flächendruck reduziert, der auf den anliegenden Abschnitt 93A und den ersten Ventilsitz 91 aufgebracht wird, während das erste Ventilelement 92 auf dem ersten Ventilsitz 91 sitzt. Demgemäss wird eine Beschädigung des ersten Ventilelements 92 und des ersten Ventilsitzes 91 verhindert, selbst wenn die Druckdifferenz zwischen dem Kraftstoffauslasskanal 63 bei der Niederdruckseite und dem Kraftstoffeinlasskanal 64 bei der Hochdruckseite.The first valve seat 91 is formed in a flat shape, and the abutting portion 93 A of the first valve member 92 to sit on the first valve seat 91 is also formed in a flat shape. Accordingly, a surface pressure is reduced, which is applied to the adjacent section 93 A and the first valve seat 91 , while the first valve element 92 sits on the first valve seat 91 . Accordingly, damage to the first valve element 92 and the first valve seat 91 is prevented even if the pressure difference between the fuel outlet passage 63 on the low pressure side and the fuel inlet passage 64 on the high pressure side.

Sixth embodiment

Ein sechstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 10 dargestellt.A sixth embodiment of the present invention is shown in FIG. 10.

Sowohl das erste Ventilelement 100 als auch das zweite Ventilelement 101 sind in einer halbkugeligen Form ausgebildet und in der Ventilkammer 30A derart untergebracht, dass jeweilige flache Flächen 100A und 101A sich gegenüberliegen.Both the first valve element 100 and the second valve element 101 are formed in a hemispherical shape and are accommodated in the valve chamber 30 A in such a way that respective flat surfaces 100 A and 101 A lie opposite one another.

Da der Anlageabschnitt zwischen dem ersten Ventilelement 100 und dem zweiten Ventilelement 101 in einer flachen Form ausgebildet ist, wird die Positionsbeziehung zwischen den Ventilelementen 100 und 101 stabil nachdem die Ventilelemente 100 und 101 sich einmal auf dem Ventilsitz gesetzt haben. Demgemäss wird eine Erhöhung des Abtragverlusts des Ventilkörpers und des Ventilelements auf wirksame Weise verhindert, der verursacht wird durch die Versetzung der Ventilkörper.Since the abutting portion between the first valve member 100 and the second valve member 101 is formed in a flat shape, the positional relationship between the valve members 100 and 101 becomes stable after the valve members 100 and 101 are seated on the valve seat. Accordingly, an increase in the loss of abrasion of the valve body and the valve element caused by the displacement of the valve body is effectively prevented.

Bei dem ersten bis sechsten Ausführungsbeispiel, die vorstehend beschrieben sind, ist ein Paar Ventilelemente in einem Paar Ventilkörper untergebracht. Demgemäss sind beide Ventilelemente beweglich, da die Ventilelemente gegeneinander versetzt werden entlang der Anlagefläche der Ventilkörper, wenn die Ventilkörper gegeneinander versetzt werden entlang der Anlagefläche der Ventilkörper. Somit ist eine Fixierung des Ventilelements verhindert und der Durchflusskanal wird auf sichere Weise geändert durch das Dreiwegeventil, selbst wenn die Stelle des Ventilkörpers abweicht.In the first to sixth embodiments described above is a pair of valve elements in a pair Valve body housed. Accordingly, both valve elements movable because the valve elements are offset against each other along the contact surface of the valve body when the Valve bodies are offset against each other along the Contact surface of the valve body. A fixation of the Prevents valve element and the flow channel is open safe way changed by the three-way valve even if the position of the valve body differs.

Darüber hinaus ist ein Fluidleck durch einen Spalt hindurch verhindert, da die Anlageflächen zwischen den Ventilkörpern nicht getrennt sind, selbst wenn die Stelle des Ventilkörpers abweicht.In addition, a fluid leak is through a gap prevented because the contact surfaces between the valve bodies are not separated even if the location of the valve body deviates.

Die vorstehenden Vorteile der Ausführungsbeispiele sind beträchtlich, wenn ein Hubbetrag des Ventilelements des Dreiwegeventils sehr klein ist, wie bspw. im µ-Bereich. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn ein piezoelektrisches Element mit einer großen erzeugten Kraft und einem kleinen Versetzungsbetrag verwendet wird als eine Antriebsquelle eines elektrisch angetriebenen Abschnitts des Dreiwegeventils.The above advantages of the embodiments are considerably if a stroke amount of the valve element of the Three-way valve is very small, such as in the µ range. In particular, it is advantageous if a piezoelectric Element with a large force generated and a small one Dislocation amount is used as a drive source of one electrically driven section of the three-way valve.

Seventh embodiment

Ein siebtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 11 dargestellt.A seventh embodiment of the present invention is shown in FIG. 11.

Ein Kraftstoffregelkanal 140 ist an einer Seite des ersten Ventilkörpers 31 derart ausgebildet, dass der Kraftstoffregelkanal 140 eine Öffnung zu der Ventilkammer 30A hin hat. Der zweite Ventilsitz 121 ist an einer Kante des zweiten Ventilkörpers 120 in einer flachen Form ausgebildet. Das aus einem einzelnen Element hergestellte Ventilelement hat eine kugelige Form mit flachen Flächen 130A und 130B bei ihren Enden. Ein erster Anlageabschnitt 130C des Ventilelements 130 zum Setzen auf dem ersten Ventilsitz 32 ist an der kugeligen Fläche ausgebildet. Ein Teil der flachen Fläche 130A schließt eine Öffnung zwischen dem Kraftstoffeinlasskanal 64 und der Ventilkammer 30A. In anderen Worten ist ein Teil der flachen Fläche 130A ein zweiter Anlageabschnitt.A fuel control channel 140 is formed at a side of the first valve body 31 such that the fuel control channel 140 has an opening to the valve chamber 30. A back. The second valve seat 121 is formed on an edge of the second valve body 120 in a flat shape. The valve element made from a single element has a spherical shape with flat surfaces 130 A and 130 B at its ends. A first contact section 130 C of the valve element 130 for seating on the first valve seat 32 is formed on the spherical surface. A part of the flat surface 130 A closes an opening between the fuel inlet channel 64 and the valve chamber 30 A. In other words, a part of the flat surface 130 A is a second contact section.

Gemäss dem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Bewegung des Ventilelements stabilisiert, da das Ventilelement aus einem einzelnen Element besteht. Darüber hinaus ist eine Erhöhung des Abtragbetrags zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilelement auf wirksame Weise verhindert, der verursacht wird durch die Positionsabweichung zwischen den Ventilkörpern. Da des weiteren die anliegende Endfläche des Ventilelements 130, die an dem Kolben 52 anliegt, die flache Fläche 130B ist, und die anliegende Endfläche des Kolbens 52, die an dem Ventilelement 130 anliegt, die flache Fläche 52A ist, ist ein Abtrag oder Verschleiß, der zwischen dem Kolben 52 und dem Ventil 130 erzeugt wird, verhindert.According to the seventh embodiment of the present invention, movement of the valve element is stabilized because the valve element consists of a single element. In addition, an increase in the amount of erosion between the valve body and the valve element caused by the positional deviation between the valve bodies is effectively prevented. Further, since the abutting end surface of the valve member 130 abutting the piston 52 is the flat surface 130 B and the abutting end surface of the piston 52 abutting the valve member 130 is the flat surface 52 A, is a stock removal or Wear that is generated between the piston 52 and the valve 130 is prevented.

Da darüber hinaus der zweite Ventilsitz 121 eine flache Form hat und der zweite anliegende Abschnitt zum Sitzen auf dem zweiten Ventilsitz 121 auch eine flache Form hat, ist der Flächendruck reduziert, der auf den zweiten anliegenden Abschnitt und den zweiten Ventilsitz 121 aufgebracht wird, wenn das Ventilelement 130 auf dem zweiten Ventilsitz 121 sitzt. Demgemäss wird eine Beschädigung an dem Ventilelement 130 und dem zweiten Ventilsitz 121 verhindert, selbst wenn die Druckdifferenz zwischen dem Kraftstoffauslasskanal 63 bei der Niederdruckseite und dem Kraftstoffeinlasskanal 64 bei der Hochdruckseite groß ist.In addition, since the second valve seat 121 has a flat shape and the second abutting portion for sitting on the second valve seat 121 also has a flat shape, the surface pressure applied to the second abutting portion and the second valve seat 121 is reduced when that Valve element 130 sits on the second valve seat 121 . Accordingly, damage to the valve member 130 and the second valve seat 121 is prevented even if the pressure difference between the fuel outlet passage 63 on the low pressure side and the fuel inlet passage 64 on the high pressure side is large.

Eighth embodiment

Ein achtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 12 dargestellt. Das achte Ausführungsbeispiel zeigt ein Kraftstoffeinspritzgerät für einen Dieselmotor unter Verwendung eines Zweiwegeventils. Die detaillierte Struktur des Zweiwegeventils 300 als ein Ventilgerät ist in Fig. 13 dargestellt. An eighth embodiment of the present invention is shown in FIG . The eighth embodiment shows a fuel injection device for a diesel engine using a two-way valve. The detailed structure of the two-way valve 300 as a valve device is shown in FIG. 13.

Im Unterschied zu dem in Fig. 2 gezeigten Kraftstoffeinspritzgerät ist ein von dem Hochdruckkraftstoffkanal 61 abgezweigter Hochdruckkanal 66 unmittelbar mit einer Regeldruckkammer 60 gemäss dem achten Ausführungsbeispiel verbunden. Insbesondere ist der Hochdruckkanal 66 mit der Regeldruckkammer 60 verbunden über einen ersten Kraftstoffeinlasskanal 64 als ein erster Kanal, der an dem zweiten Ventilkörper 120 des Zweiwegeventils 300 ausgebildet ist.In contrast to the fuel injection device shown in FIG. 2, a high-pressure channel 66 branched off from the high-pressure fuel channel 61 is connected directly to a control pressure chamber 60 according to the eighth exemplary embodiment. In particular, the high-pressure channel 66 is connected to the control pressure chamber 60 via a first fuel inlet channel 64 as a first channel, which is formed on the second valve body 120 of the two-way valve 300 .

Des weiteren ist eine Einströmblende (in-orifice) 301 an dem Hochdruckkanal 66 ausgebildet und eine Ausströmblende 302 (out- orifice) ist an dem Kraftstoffeinlasskanal 64 ausgebildet.Furthermore, an inflow orifice 301 is formed on the high-pressure duct 66 and an outflow orifice 302 is formed on the fuel inlet duct 64 .

Die Struktur des in Fig. 13 gezeigten Zweiwegeventils 300 ist ähnlich dem in Fig. 11 gezeigten Dreiwegeventil 30. Der Hauptunterschied besteht in der Ausbildung der Ausströmblende 302 in dem Kraftstoffeinlasskanal 64 anstatt dem Kraftstoffregelkanal 140.The structure of the two-way valve 300 shown in FIG. 13 is similar to the three-way valve 30 shown in FIG. 11. The main difference is the formation of the orifice 302 in the fuel inlet passage 64 instead of the fuel control passage 140 .

Die Positionsregelung des Ventilelements 130 gemäss dem elektrischen Antriebsabschnitt 50 des Zweiwegeventils 300 wird nun beschrieben.The position control of the valve element 130 according to the electric drive section 50 of the two-way valve 300 will now be described.

Wenn sich das piezoelektrische Element 51 bei dem elektrisch entladenen Zustand befindet, ist es nicht verlängert und bleibt in einer in Fig. 13 gezeigten Position, und der erste Anlageabschnitt 130C sitzt auf dem ersten Ventilsitz 32.When the piezoelectric element 51 is in the electrically discharged state, it is not elongated and remains in a position shown in FIG. 13, and the first contact section 130 C sits on the first valve seat 32 .

Demgemäss wird Hochdruckkraftstoff zu der Regeldruckkammer 60 zugeführt, die mit dem Hochdruckkraftstoffkanal 61 verbunden ist, und der Kraftstoffdruck in der Druckkammer 60 wird hoch gehalten.Accordingly, high pressure fuel is supplied to the control pressure chamber 60 which is connected to the high pressure fuel passage 61 and the fuel pressure in the pressure chamber 60 is kept high.

Wenn das piezoelektrische Element 51 geladen ist, um mit einem gewissen Grad der Ladung derart verlängert zu sein, dass das Ventilelement 130 nicht auf dem ersten Ventilsitz 32 sitzt und auch nicht auf dem zweiten Ventilsitz 121 in der Ventilkammer 130A, ist die Regeldruckkammer 60 mit dem Kraftstoffauslasskanal 63 verbunden und der Kraftstoffdruck in der Druckkammer 60 ist reduziert.If the piezoelectric element 51 is charged in order to be extended with a certain degree of charge such that the valve element 130 is not seated on the first valve seat 32 and also not on the second valve seat 121 in the valve chamber 130 A, the control pressure chamber 60 is also with connected to the fuel outlet passage 63 and the fuel pressure in the pressure chamber 60 is reduced.

Wenn das piezoelektrische Element 51 erregt ist, um mit einer größeren Ladung derart verlängert zu sein, dass die flache Fläche 130A des Ventilelements 130 auf dem zweiten Ventilsitz 121 sitzt, wird Hochdruckkraftstoff in dem Hochdruckkraftstoffkanal 61 wieder zu der Regeldruckkammer 60 zugeführt und der Kraftstoffdruck in der Druckkammer 60 erhöht sich.When the piezoelectric element 51 is excited to be extended with a larger charge such that the flat surface 130 A of the valve element 130 is seated on the second valve seat 121 , high pressure fuel in the high pressure fuel channel 61 is fed back to the control pressure chamber 60 and the fuel pressure in the pressure chamber 60 increases.

Bei dem achten Ausführungsbeispiel ist das Ventilelement 130 geregelt, um auf dem ersten Ventilsitz 32 oder dem zweiten Ventilsitz 121 zu sitzen oder weder auf dem ersten Ventilsitz 32 noch auf dem zweiten Ventilsitz 121 zu sitzen durch eine gestufte Laderegelung.In the eighth embodiment, the valve element 130 is controlled to sit on the first valve seat 32 or the second valve seat 121 or to sit neither on the first valve seat 32 nor on the second valve seat 121 by means of a stepped charge control.

Ein Betrieb des Kraftstoffeinspritzgeräts bei dem achten Ausführungsbeispiel wird nun erläutert.Operation of the fuel injector at the eighth Embodiment will now be explained.

Wenn sich das piezoelektrische Element 51 bei dem elektrisch entladenen Zustand befindet, ist der Kraftstoffdruck in der Druckkammer 60 hoch. Dabei ist eine Kraft, die das Einspritzöffnungsventilelement 25 von dem Kraftstoffdruck in der Regeldruckkammer 60 und der Feder 28 in der Einspritzöffnungs-Schließrichtung aufnimmt, größer als jene, die das Einspritzöffnungsventilelement 25 von dem Kraftstoff in der Kraftstoffkammer 62 in der Einspritzöffnungs- Öffnungsrichtung aufnimmt. Deshalb sitzt das Nadelventilelement 26 auf dem Nadelventilsitz 20B, um die Einspritzöffnung 20A zu schließen. Demgemäss wird Kraftstoff nicht über die Einspritzöffnung 20A eingespritzt.When the piezoelectric element 51 is in the electrically discharged state, the fuel pressure in the pressure chamber 60 is high. It is a force-closing direction of the injection opening receives the injection hole valve element 25 of the fuel pressure in the control pressure chamber 60 and the spring 28 in the is larger than that which receives the injection hole valve element 25 from the fuel in the fuel chamber 62 in the sprue opening direction. Therefore, the needle valve element 26 sits on the needle valve seat 20 B to close the injection opening 20 A. Accordingly, fuel is not injected through the injection opening 20 A.

Wenn das piezoelektrische Element 51 mit dem vorgegebenen Ladungsbetrag, wie vorstehend beschrieben ist, geladen ist, ist das Ventilelement 130 derart positioniert, dass das Ventilelement 130 nicht auf dem ersten Ventilsitz 32 sitzt und auch nicht auf dem zweiten Ventilsitz 121. Demgemäss sind die Regeldruckkammer 60 und der Kraftstoffauslasskanal 63 miteinander verbunden und der Kraftstoff in der Regeldruckkammer 60 wird zu der Niederdruckkammer 67 abgegeben über den Kraftstoffauslasskanal 63 und kehrt zu einem externen Kraftstofftank zurück über den Kraftstoffkanal 68. Somit ist der Kraftstoffdruck in der Druckkammer 60 niedrig und dadurch reduziert sich die Kraft, die das Einspritzöffnungsventilelement 25 in der Einspritzöffnungs- Schließrichtung aufnimmt. Demgemäss ist das Nadelventilelement 26 von dem Nadelventilsitz 20B gelöst und die Kraftstoffeinspritzung über die Einspritzöffnung 20A beginnt.When the piezoelectric element 51 is charged with the predetermined charge amount, as described above, the valve element 130 is positioned such that the valve element 130 is not seated on the first valve seat 32 and also not on the second valve seat 121 . Accordingly, the control pressure chamber 60 and the fuel outlet passage 63 are connected to each other, and the fuel in the control pressure chamber 60 is discharged to the low pressure chamber 67 through the fuel outlet passage 63 and returns to an external fuel tank through the fuel passage 68 . Thus, the fuel pressure in the pressure chamber 60 is low, and thereby the force that the injection opening valve element 25 receives in the injection opening-closing direction is reduced. Accordingly, the needle valve element 26 is released from the needle valve seat 20 B and the fuel injection via the injection opening 20 A begins.

Wenn des weiteren der Ladebetrag des piezoelektrischen Elements 51 erhöht ist, wird das Ventilelement 130 abwärts verschoben, um auf dem zweiten Ventilsitz 121 zu sitzen. Demgemäss ist die Verbindung zwischen der Regeldruckkammer 60 und dem Kraftstoffauslasskanal 63 unterbrochen und der Kraftstoffdruck in der Regeldruckkammer 60 wird hoch. Deshalb sitzt das Nadelventilelement 26 auf dem Nadelventil 26B, um die Einspritzöffnung 20A zu schließen und dadurch die Kraftstoffeinspritzung über die Einspritzöffnung 20A anzuhalten.Furthermore, when the charge amount of the piezoelectric element 51 is increased, the valve element 130 is shifted downward to sit on the second valve seat 121 . Accordingly, the connection between the control pressure chamber 60 and the fuel outlet passage 63 is interrupted and the fuel pressure in the control pressure chamber 60 becomes high. Therefore, the needle valve element 26 is seated on the needle valve 26 B in order to close the injection hole 20 A, and thereby the fuel injection via the injection port to stop 20A.

Nachdem das Ventilelement 130 auf dem zweiten Ventilsitz 120 sitzt, wird die nächste Kraftstoffeinspritzung durchgeführt, wenn das piezoelektrische Element 51 die elektrischen Ladungen freigibt, um den vorstehend vorgegebenen Ladebetrag abzugeben. Demgemäss wird das piezoelektrische Element 51 verkürzt, um das Ventilelement 130 zwischen dem ersten Ventilsitz 32 und dem zweiten Ventilsitz 121 zu halten, und der Kraftstoffdruck in der Druckregelkammer 60 wird reduziert. Somit wird das Nadelventilelement 26 von dem Nadelventilsitz 208 gelöst, wodurch die Kraftstoffeinspritzung über die Einspritzöffnung 20A begonnen wird. After the valve member 130 is seated on the second valve seat 120 , the next fuel injection is performed when the piezoelectric member 51 releases the electric charges to discharge the above-mentioned charge amount. Accordingly, the piezoelectric element 51 is shortened to hold the valve element 130 between the first valve seat 32 and the second valve seat 121 , and the fuel pressure in the pressure control chamber 60 is reduced. Thus, the needle valve element 26 is released from the needle valve seat 208 , whereby the fuel injection via the injection opening 20 A is started.

Dann wird die Energiezufuhr zu dem piezoelektrischen Element 51 weiter entladen zu dem Sitzventilelement 130 an dem ersten Ventilsitz 32. Demgemäss wird die Verbindung zwischen der Regeldruckkammer 60 und dem Kraftstoffauslasskanal 63 unterbrochen, und der Kraftstoffdruck in der Regeldruckkammer 60 wird hoch. Deshalb sitzt das Nadelventilelement 26 auf dem Nadelventilsitz 20B, um die Einspritzöffnung 20A zu schließen und dadurch die Kraftstoffeinspritzung über die Einspritzöffnung 20A anzuhalten.Then the energy supply to the piezoelectric element 51 is further discharged to the seat valve element 130 at the first valve seat 32 . Accordingly, the connection between the control pressure chamber 60 and the fuel outlet passage 63 is broken, and the fuel pressure in the control pressure chamber 60 becomes high. Therefore, the needle valve element 26 is seated on the needle valve seat 20 B in order to close the injection hole 20 A, and thereby the fuel injection via the injection port to stop 20A.

Gemäss dem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird der Ladebetrag des piezoelektrischen Elements 51 (Erregung des piezoelektrischen Elements 51) stufenweise geregelt. Deshalb werden zwei Einspritzungen bei einer Hin- und Herbewegung des Ventilelements 130 erreicht. Deshalb werden ähnliche Vorteile wie bei den vorangegangenen Ausführungsbeispielen erhalten, wenn das in Fig. 13 gezeigte Ventilelement 130 verwendet wird, selbst wenn ein Kraftstoffeinspritzgerät mit einem Zweiwegeventil eingesetzt wird.According to the eighth embodiment of the present invention, the charge amount of the piezoelectric element 51 (excitation of the piezoelectric element 51 ) is regulated in stages. Therefore, two injections are achieved with a reciprocating movement of the valve element 130 . Therefore, advantages similar to those of the previous embodiments are obtained when the valve member 130 shown in Fig. 13 is used even when a fuel injector with a two-way valve is used.

Bei dem achten Ausführungsbeispiel ist die Struktur des Zweiwegeventils beschrieben durch Anwenden des bei dem siebten Ausführungsbeispiel (Fig. 11) offenbarten Ventilgeräts.In the eighth embodiment, the structure of the two-way valve is described by applying the valve device disclosed in the seventh embodiment ( FIG. 11).

Stattdessen kann jedoch auch die bei dem ersten bis sechsten Ausführungsbeispiel offenbarte Ventilgerätestruktur anwendbar sein.Instead, you can use the first to sixth Embodiment disclosed valve device structure applicable his.

Bei dem ersten bis achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die erzeugte Kraft des piezoelektrischen Elements 51 unmittelbar auf das erste Kugelventilelement aufgebracht über den Kolben 52. Dabei ist ein Hubbetrag des ersten Kugelventilelements im wesentlichen gleich einem Versetzungsbetrag des piezoelektrischen Elements. In the first to eighth embodiments of the present invention, the generated force of the piezoelectric element 51 is directly applied to the first ball valve element via the piston 52 . Here, a stroke amount of the first ball valve element is substantially equal to an amount of displacement of the piezoelectric element.

Wenn jedoch der Hubbetrag des ersten Kugelventilelements größer ist als ein Versetzungsbetrag des piezoelektrischen Elements, wird ein kleiner Versetzungsbetrag des piezoelektrischen Elements in einen großen Versetzungsbetrag umgewandelt zum Anwenden desselben auf das erste Kugelventilelement durch Vorsehen einer Kraftstoffkammer zwischen dem piezoelektrischen Element und dem ersten Kugelventilelement und Einrichten der Druckaufnahmefläche bei der Seite des piezoelektrischen Elements, die der Kraftstoffkammer auf derartige Weise zugewandt ist, dass sie größer ist als die Druckaufnahmefläche bei der Seite des ersten Kugelventilelements.However, if the stroke amount of the first ball valve element is larger is as an amount of displacement of the piezoelectric element, becomes a small amount of displacement of the piezoelectric Elements converted into a large transfer amount Apply the same to the first ball valve element Providing a fuel chamber between the piezoelectric Element and the first ball valve element and setting up the Pressure receiving area on the side of the piezoelectric Elements that the fuel chamber in such a way is facing that it is larger than the pressure receiving area on the side of the first ball valve element.

Das Ventil 30 hat den ersten Ventilkörper 31 und den zweiten Ventilkörper 35. Das erste Kugelventilelement 40, das sitzfähig ist auf dem ersten Ventilsitz 32, und das zweite Kugelventilelement 41, das sitzfähig ist auf dem zweiten Ventilsitz 36, sind unabhängig beweglich. Selbst wenn die Ventilkörper voneinander versetzt werden entlang Anlageflächen 31A, 35A, wird verhindert, dass das Kugelventilelement zwischen Ventilkörpern feststeckt, da die Kugelventilelemente voneinander versetzt werden entlang der Anlageflächen. Demgemäß werden Kraftstoffkanäle auf sichere Weise gewechselt durch das Ventil 30, selbst wenn die Ventilkörper versetzt sind. Darüber hinaus wird ein Kraftstoffleck aus einem Spalt zwischen den Anlageflächen der Ventilkörper verhindert, da die Anlageflächen 31A, 35A nicht voneinander getrennt sind.The valve 30 has the first valve body 31 and the second valve body 35 . The first ball valve element 40 , which is seatable on the first valve seat 32 , and the second ball valve element 41 , which is seatable on the second valve seat 36 , are independently movable. Even if the valve bodies are offset from one another along contact surfaces 31 A, 35 A, the ball valve element is prevented from being stuck between valve bodies, since the ball valve elements are offset from one another along the contact surfaces. Accordingly, fuel passages are surely switched through the valve 30 even when the valve bodies are offset. In addition, a fuel leak from a gap between the contact surfaces of the valve bodies is prevented, since the contact surfaces 31 A, 35 A are not separated from one another.

Bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen wird ein piezoelektrisches Element als eine Antriebsquelle eines elektrischen Antriebsabschnitts verwendet. Es kann jedoch auch ein magnetostriktives Element anstatt dem piezoelektrischen Element verwendet werden. Des weiteren ist die Form des Ventilelements nicht auf die kugelige Form beschränkt.In the above embodiments, a piezoelectric element as a drive source of a electric drive section used. However, it can also a magnetostrictive element instead of the piezoelectric Element can be used. Furthermore, the shape of the Valve element is not limited to the spherical shape.

Die vorliegende Erfindung kann nicht nur auf ein Kraftstoffeinspritzgerät sondern auch auf andere Geräte anwendbar sein. The present invention is not limited to one Fuel injection device but also on other devices be applicable.

Obwohl die vorliegende Erfindung vollständig beschrieben ist im Zusammenhang mit ihren bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, sollte beachtet werden, dass für den Fachmann verschiedene Änderungen und Abwandlungen ersichtlich sind. Derartige Änderungen und Abwandlungen befinden sich innerhalb dem Umfang der vorliegenden Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.Although the present invention is fully described in Relation to their preferred embodiments below Reference to the accompanying drawings should be noted be that for the specialist various changes and Variations are evident. Such changes and Variations are within the scope of the present invention as set out in the appended claims is defined.

Claims

1.Valve device with:
a valve element ( 40 , 41 , 80 , 83 , 92 , 100 , 101 , 130 );
an electric drive element ( 50 ) for generating a driving force for driving the valve element;
a first channel ( 63 );
a second channel ( 64 ); and
a valve body ( 31 , 35 , 70 , 75 , 90 , 120 ) with a first valve seat ( 32 , 91 ) and a second valve seat ( 36 , 121 ) on which the valve element is seatable such that the first channel is closed when the valve element is seated on the first valve seat, and the second channel is closed when the valve element is seated on the second valve seat, the first valve seat and the second valve seat being arranged opposite one another, wherein;
the valve body comprises a first valve body ( 31 , 90 ) with the first valve seat and a second valve body ( 35 , 70 , 75 , 120 ) with the second valve seat;
the valve element having a first contact section ( 93 A,
130 C), which is seatable on the first valve seat, and comprises a second contact section ( 130 A), which is seatable on the second valve seat; and
wherein a relative position between the first contact section and the second contact section is variable according to a relative position between the first valve seat and the second valve seat.

2. The valve device according to claim 1, wherein the valve element comprises a first valve element ( 40 , 80 , 92 , 100 ) that is seatable on the first valve seat, and a second valve element ( 41 , 83 , 101 ) that is seatable on the second valve seat is; and
wherein the first valve element and the second valve element are independently movable.

3. Valve device according to claim 2, where each of the first Valve element and the second valve element a spherical shape Has.

4. The valve device according to claim 2 or 3, wherein each of the first valve element and the second valve element has a hemispherical shape; and
wherein a first flat surface ( 100 A) of the first valve element is arranged opposite a second flat surface ( 101 A) of the second valve element.

5. Valve device according to one of claims 1 to 4, wherein the first channel is a fluid outlet channel;
the second channel is a fluid inlet channel; and
the valve device comprises a force application element ( 72 , 77 ) for applying a force to one of the first and second contact sections towards the first valve seat.

6. The valve device according to claim 1, wherein one of the first valve seat and the second valve seat is formed in a conical shape and the other is formed in a flat shape;
wherein a first end surface ( 130 C) of the valve element, which is arranged opposite to the conical valve seat, is formed in a spherical shape; and
wherein a second end surface ( 93 A, 130 A) of the valve element, which is arranged opposite to the flat valve seat, is formed in a flat shape.

7. Valve device according to one of claims 1 to 6, wherein the electric drive element comprises a piezoelectric element ( 51 ) for generating the driving force.

8. Valve device according to one of claims 1 to 7, wherein the electric drive element comprises a piston ( 52 ) with a flat end surface which abuts the valve element for transmitting the drive force; and
wherein the valve element includes a flat end surface ( 130 B) which abuts the piston.

9. Fuel injection device for injecting fuel into a cylinder of an internal combustion engine with:
an injection opening valve element ( 25 ) for opening and closing an injection opening ( 20 A);
a control pressure chamber ( 60 ) provided on a side opposite to the injection port with respect to the injection port valve member for applying fuel pressure to the valve member in a direction toward the injection port; and
a valve device ( 30 , 300 ) for selectively connecting the control pressure chamber to one of a high-pressure fuel channel ( 64 ) and a low-pressure fuel channel ( 63 ), wherein;
a pressure in the control pressure chamber becomes high and the injection opening valve element closes the injection opening when the control pressure chamber is connected to the high-pressure fuel channel through the valve device;
wherein the pressure in the control pressure chamber becomes low and the injection port valve member opens the injection port for injecting fuel when the control pressure chamber is connected to the low pressure fuel passage through the valve device;
the valve device further comprising:
a valve element ( 40 , 41 , 80 , 83 , 92 , 100 , 101 , 130 );
an electric drive element ( 50 ) for generating a driving force for driving the valve element; and
a valve body ( 31 , 35 , 70 , 75 , 90 , 120 ) with a first valve seat ( 32 , 91 ) and a second valve seat ( 36 , 121 ), on which the valve element is seated such that the low-pressure fuel channel is closed to the Connect the high pressure fuel channel to the control pressure chamber when the valve element is seated on the first valve seat, and the high pressure fuel channel is closed to connect the low pressure fuel channel to the control pressure chamber when the valve element is seated on the second valve seat, the first valve seat and the second valve seat being opposite to each other are arranged, and wherein;
the valve body comprises a first valve body ( 31 , 90 ) with the first valve seat and a second valve body ( 35 , 70 , 75 , 120 ) with the second valve seat;
wherein the valve element comprises a first contact section ( 93 A, 130 C) which is seatable on the first valve seat and a second contact section ( 130 A) which is seatable on the second valve seat; and
wherein a relative position between the first contact section and the second contact section is variable according to a relative position between the first valve seat and the second valve seat.

10. The fuel injector according to claim 9, wherein the valve element comprises a first valve element ( 40 , 80 , 92 , 100 ) that is seatable on the first valve seat and a second valve element ( 41 , 83 , 101 ) that is seatable on the second valve seat is; and
each of the first valve element and the second valve element being independently movable.

11. The fuel injector of claim 10, wherein each of the first valve element and the second valve element one has a spherical shape.

12. The fuel injector according to claim 10 or 11, wherein each of the first valve element and the second valve element has a hemispherical shape; and
wherein a first flat surface ( 100 A) of the first valve element is arranged opposite a second flat surface ( 101 A) of the second valve element.

13. A fuel injector according to any one of claims 9 to 12, wherein the low pressure fuel passage is a fuel outlet passage;
wherein the high pressure fuel passage is a fuel inlet passage; and
the valve device comprising a force application element ( 72 , 77 ) for applying a force to one of the first and second contact sections towards the first valve seat.

14. The fuel injection device according to claim 9, wherein one of the first valve seat and the second valve seat is formed in a conical shape and the other is formed in a flat shape;
wherein a first end surface ( 130 C) of the valve element, which is arranged opposite to the conical valve seat, is formed in a spherical shape; and
wherein a second end surface ( 93 A, 130 A) of the valve element, which is arranged opposite to the flat valve seat, is formed in a flat shape.

15. The fuel injection device according to one of claims 9 to 14, wherein the electric drive element comprises a piezoelectric element ( 51 ) for generating the drive force.

16. A fuel injector according to any one of claims 9 to 15, wherein the electric drive element comprises a piston ( 52 ) with a flat end surface which abuts the valve element for transmitting the drive force; and
wherein the valve element includes a flat end surface ( 130 B) which abuts the piston.

17. The fuel injection device according to claim 9, wherein the electric drive element comprises a piezoelectric element ( 51 ) for generating the drive force; and
wherein a seat diameter of the second contact section is smaller than a seat diameter of the first contact section.

18. Fuel injection device for injecting fuel into a cylinder of an internal combustion engine with:
an injection opening valve element ( 25 ) for opening and closing an injection opening ( 20 A);
a control pressure chamber ( 60 ) provided at an opposite end to the injection port and the injection port valve member for applying fuel pressure to the valve member in a direction toward the injection port, the control pressure chamber being connected to a high pressure fuel passage ( 66 ); and
a valve device ( 300 ) for connecting and disconnecting the control pressure chamber to and from a low pressure fuel passage ( 63 ) for discharging fuel from the control pressure chamber to a low pressure side, wherein;
a pressure in the control pressure chamber becomes high and the injection opening valve element closes the injection opening when the connection between the control pressure chamber and the low-pressure fuel channel is interrupted by the valve device;
wherein the pressure in the control pressure chamber becomes low and the injection port valve member opens the injection port for injecting fuel when the control pressure chamber is connected to the low pressure fuel passage through the valve device;
the valve device further comprising:
a valve element ( 130 );
an electric drive element ( 50 ) for generating a driving force for driving the valve element; and
a valve body ( 31 , 120 ) having a first valve seat ( 32 ) and a second valve seat ( 121 ) on which the valve element is seatable such that the low-pressure fuel channel is closed when the valve element is seated on the first valve seat or the second valve seat, and the low-pressure fuel channel is connected to the control pressure chamber when the valve element is not seated on either the first valve seat or the second valve seat, the first valve seat and the second valve seat being arranged opposite one another, and;
the valve body comprises a first valve body ( 31 ) with the first valve seat and a second valve body ( 120 ) with the second valve seat;
wherein the valve element comprises a first contact section ( 130 C) which is seatable on the first valve seat and a second contact section ( 130 A) which is seatable on the second valve seat; and
wherein a relative position between the first contact section and the second contact section is variable according to a relative position between the first valve seat and the second valve seat.

19. The fuel injector of claim 18, wherein each of the first valve element and the second valve element one has a spherical shape.

20. The fuel injector according to claim 18, wherein one of the first valve seat and the second valve seat is formed in a conical shape and the other is formed in a flat shape;
wherein a first end surface ( 130 C) of the valve element, which is arranged opposite to the conical valve seat, is formed in a spherical shape; and
wherein a second end surface ( 130 A) of the valve element, which is arranged opposite to the flat-shaped valve seat, is formed in a flat shape.

21. A fuel injector according to any one of claims 18 to 20, wherein the electrical drive element comprises a piston ( 52 ) with a flat end surface which abuts the valve element for transmitting the drive force; and
wherein the valve element includes a flat end surface ( 130 B) which abuts the piston.