DE102005024721B4 - Common-Rail-Injektor - Google Patents

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Abstract

Common-Rail-Injektor mit einem Injektorgehäuse (1), das einen Kraftstoffzulauf (26) aufweist, der mit einer zentralen Kraftstoffhochdruckquelle (28) außerhalb des Injektorgehäuses (1) und mit einem Druckraum (17) innerhalb des Injektorgehäuses (1) in Verbindung steht, aus dem, in Abhängigkeit von dem Druck in einem ersten Kopplungsraum (41), mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird, wenn eine Düsennadel (8) von ihrem Sitz abhebt, wobei der erste Kopplungsraum (41) von dem brennraumfernen Ende der Düsennadel (8) und dem brennraumnahen Ende eines Aktors (30), insbesondere eines Piezoaktors, oder eines an dem brennraumnahen Ende des Aktors angebrachten Kopplerkolbens (32) begrenzt wird, wobei der Injektor einen zweiten Kopplungsraum (44) umfasst, der mit dem ersten Kopplungsraum (41) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kopplungsraum (44) durch eine dem Aktor abgewandte Düsennadeldruckfläche (45) begrenzt wird und einen Ringraum umfasst, der auf seiner dem Brennraum abgewandten Seite durch eine Druckschulter (45) begrenzt wird, die an der Düsennadel (8) ausgebildet ist, wobei die beiden Kopplungsräume (41, 44) durch einen Verbindungskanal (42; 65) miteinander in Verbindung stehen, der durch die Düsennadel (8) verläuft.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Common-Rail-Injektor Gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Stand der Technik
  • Wenn der Kopplungsraum durch einen Aktor, insbesondere einen Piezoaktor, oder durch einen an dem brennraumnahen Ende des Aktors angebrachten Kopplerkolben begrenzt wird, spricht man auch von einer direkten Düsennadelsteuerung. Der Piezoaktor wird zum Beispiel im Ruhezustand unter Spannung gehalten und zum Ansteuern einer Einspritzung entladen. Zum Bereitstellen der Spannung im Ruhezustand des Injektors ist ein relativ aufwendiges Steuergerät erforderlich. Es ist möglich, die Wirkungsrichtung des Piezoaktors durch Zwischenschaltung hydraulischer Kopplungselemente umzukehren, so dass die Düsennadel abhebt, wenn an den Piezoaktor eine Spannung angelegt wird. Das hat den Vorteil, dass der Piezoaktor im Ruhezustand nicht unter Spannung gehalten werden muss.
  • Die deutsche Patentschrift DE 103 33 573 B3 offenbart eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einem Einspritzventil, das eine Ventilnadel, einen Aktor und einen hydraulischen Koppler umfasst, der zwei mit einem Kopplervolumen des Kopplers zusammenwirkende, linear hintereinander angeordnete Kolben aufweist. Die beiden dem Aktor zugewandten Enden der Kolben greifen in zugeordnete Übersetzerräume ein, die über einen Kanal verbunden sind. Die beiden dem Aktor abgewandten Enden der Kolben greifen ebenfalls in zugeordnete Übersetzerräume ein, die über einen Kanal verbunden sind. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 103 26 045 A1 ist eine Einspritzdüse mit einem Düsenkörper bekannt, der eine erste Nadelführung für eine als Hohlnadel ausgeführte erste Düsennadel umfasst, zu der eine zweite Düsennadel koaxial angeordnet ist, wobei ein Steuerkolben vorgesehen ist, der mit einem Aktor antriebsgekoppelt ist, wobei zwei Antriebskolben vorgesehen sind, die über hydraulische Druckübertragungsstrecken mit Steuerflächen des Steuerkolbens hydraulisch koppelbar sind. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 197 09 795 A1 ist ein Kraftstoffeinspritzventil mit einem in einem Ventilkörper axial verschiebbaren Ventilglied bekannt, das mit einem elektrischen Stellglied axial betätigbar ist, wobei ein zweites elektrisches Stellglied zur Betätigung des Ventilglieds vorgesehen ist, das unabhängig vom ersten elektrischen Stellglied ansteuerbar ist. Aus der amerikanischen Offenlegungsschrift US 2005/0120714 A1 ist eine Vorrichtung zum Übertragen einer Auslenkung eines Aktors für ein Einspritzventil bekannt, mit einem Gehäuse, das eine Ausnehmung aufweist, wobei in einer ersten Ausnehmung ein erster und ein zweiter Kolben beweglich gelagert sind, wobei der erste und der zweite Kolben über mindestens eine Übertragerkammer über ein Fluid in Wirkverbindung stehen, wobei die Wirkverbindung eine Verschiebung des zweiten Kolbens bewirkt, wenn der erste Kolben bewegt wird, und umgekehrt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Common-Rail-Injektor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 auf einfache Art und Weise eine Umkehr der Wirkungsrichtung des Aktors zu ermöglichen.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die Aufgabe ist durch einen Common-Rail-Injektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Durch die Druckfläche an der Düsennadel wird auf einfache Art und Weise eine Umkehr der Wirkungsrichtung des Aktors erreicht, ohne dass zusätzlicher Bauraum benötigt wird. Die beiden Kopplungsräume sind unabhängig vom Düsennadelhub ständig miteinander verbunden. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter einem direkten Steuern des Drucks in dem Kopplungsraum das Erzeugen eines Druckabfalls und/oder eines Druckanstiegs in Folge einer Volumenänderung, insbesondere einer Längenänderung, des Aktors verstanden. Das in dem Kopplungsraum enthaltene Kraftstoffvolumen ermöglicht den Ausgleich von Temperaturdehnungen und Fertigungstoleranzen. Vorzugsweise ist der Piezoaktor nicht dauernd bestromt. Wenn der Piezoaktor bestromt wird, dann dehnt er sich aus, so dass der Druck in den Kopplungsräumen zunimmt. Durch die Umkehr der Wirkungsrichtung des Aktors hebt die Düsennadel von ihrem Sitz ab, sobald der Druck in den Kopplungsräumen ein vorgebbares Druckniveau überschreitet. Wenn die Düsennadel von ihrem Sitz abhebt, wird mindestens ein Spritzloch freigegeben, durch das mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff aus dem Injektorgehäuse in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Die Druckschulter wird vorzugsweise von einem Absatz der Düsennadel gebildet, der sich zum Brennraum hin verjüngt. Der durch die Düsennadel verlaufende Verbindungskanal liefert den Vorteil, dass für die Verbindung der beiden Kopplungsräume keine zusätzlichen Bauteile benötigt werden.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Common-Rail-Injektors ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kopplungsraum in einem Sackloch, das in dem brennraumfernen Ende der Düsennadel ausgespart ist, von dem brennraumnahen Ende des Aktors oder eines an dem brennraumnahen Ende des Aktors abgebrachten Kopplerkolbens begrenzt wird. Vorzugsweise ist das brennraumnahe Ende des Aktors oder des Kopplerkolbens in dem Sackloch in axialer Richtung hin und her bewegbar geführt.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Common-Rail-Injektors ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kopplungsraum in radialer Richtung von einer Dichthülse begrenzt wird, die an dem brennraumnahen Ende des Aktors oder eines an dem brennraumnahen Ende des Aktors angebrachten Kopplerkolbens in axialer Richtung hin und her bewegbar geführt ist und die sich an dem brennraumfernen Ende der Düsennadel abstützt. Vorzugsweise weist die Dichthülse eine Beißkante auf, die sich in abdichtender Art und Weise in die Düsennadel eingräbt und mit Hilfe einer Federeinrichtung gegen das brennraumferne Ende der Düsennadel vorgespannt ist.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Common-Rail-Injektors ist dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kopplungsraum auf seiner brennraumnahen Seite von einer Gegendruckfläche begrenzt wird, die der Düsennadeldruckfläche gegenüberliegt. Vorzugweise erstreckt sich die Gegendruckfläche parallel zu der Düsennadeldruckfläche.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Common-Rail-Injektors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gegendruckfläche an dem Injektorgehäuse vorgesehen ist. Vorzugsweise ist die Gegendruckfläche an einem Düsenkörper eines mehrteiligen Injektorgehäuses ausgebildet.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Common-Rail-Injektors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Düsennadel einen zusätzlichen Verbindungskanal aufweist, der den Druckraum mit einem Aktorraum verbindet, der wiederum mit der Kraftstoffhochdruckquelle in Verbindung steht. Dadurch kann Bauraum eingespart werden.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Common-Rail-Injektors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gegendruckfläche an einer Stufenhülse vorgesehen ist, die an der Düsennadel in axialer Richtung hin und her bewegbar geführt ist. Die Stufenhülse ist einfach zu fertigen und zu montieren. Sie kann in einem Düsenmodul angeordnet sein und benötigt keine zusätzliche Baulänge.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Common-Rail-Injektors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stufenhülse durch eine Federeinrichtung in axialer Richtung gegen das Injektorgehäuse vorgespannt ist. Die Federeinrichtung kann zum Beispiel zwischen dem Aktor oder dem Kopplerkolben oder zwischen zwei Injektorgehäuseteilen eingespannt sein.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
  • Zeichnung
  • Es zeigen:
  • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Common-Rail-Injektors mit einer Stufenhülse im Längsschnitt;
  • 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Common-Rail-Injektors mit einer Stufenhülse im Längsschnitt;
  • 3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Common-Rail-Injektors ohne Stufenhülse im Längsschnitt und
  • 4 ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Common-Rail-Injektors ohne Stufenhülse im Längsschnitt.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungemäßen Common-Rail-Injektors schematisch im Längsschnitt dargestellt. Der dargestellte Common-Rail-Injektor weist ein insgesamt mit 1 bezeichnetes Injektorgehäuse auf. Das Injektorgehäuse 1 umfasst einen Düsenkörper 2, der mit seinem unteren freien Ende in den Brennraum einer zu versorgenden Brennkraftmaschine ragt. Mit seiner oberen, brennraumfernen Stirnfläche ist der Düsenkörper 2 mittels einer (nicht dargestellten) Spannmutter axial gegen einen Injektorkörper 4 vorgespannt.
  • In dem Düsenkörper 2 ist eine axiale Führungsbohrung 6 ausgespart, in der eine Düsennadel 8 axial verschiebbar geführt ist. An der Spitze 9 der Düsennadel 8 sind zwei Dichtkanten 10, 11 ausgebildet, die mit einem Dichtsitz beziehungsweise mit einer Dichtfläche 12 zusammenwirken, der beziehungsweise die an dem Düsenkörper 3 ausgebildet ist. Wenn sich die Spitze 9 der Düsennadel 8 mit ihren Dichtkanten 10, 11 in Anlage an der Dichtfläche 12 befindet, sind Spritzlöcher 13, 14 in dem Düsenkörper 2 verschlossen. Wenn die Düsennadelspitze 9 mit den Dichtkanten 10, 11 von der Dichtfläche 12 abhebt, dann wird mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff durch die Spritzlöcher 13 und 14 in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt.
  • Ausgehend von der Spitze 9 weist die Düsennadel 8 einen Druckraumabschnitt 15 auf, der im Wesentlichen kreiszylinderförmig ausgebildet ist. Auf den Druckraumabschnitt 15 folgt ein sich kegelstumpfartig erweiternder Abschnitt 16, der auch als Druckschulter bezeichnet wird. Die Abschnitte 15 und 16 der Düsennadel 8 sind in einem Druckraum 17 angeordnet, der zwischen der Düsennadel 8 und dem Düsenkörper 2 ausgebildet ist.
  • Auf dem sich kegelstumpfartig erweiternden Abschnitt 16 folgt ein im Wesentlichen kreiszylinderförmiger Führungsabschnitt 18. Der Führungsabschnitt 18 ist in der axialen Führungsbohrung 6 des Düsenkörpers 2 hin und her bewegbar geführt. Des Weiteren sind an dem Führungsabschnitt 18 Abflachungen 19, 20 vorgesehen, die eine Verbindung zwischen dem Druckraum 17 und einem weiteren Druckraum 22 schaffen, der in Form eines Sacklochs in dem brennraumfernen Ende des Düsenkörpers 2 ausgespart ist. Der weitere Druckraum 22 geht in einen Aktorraum 25 über, der in dem Injektorkörper 4 ausgespart ist.
  • Der Aktorraum 25 wiederum steht über einen Zulaufkanal 26 mit einem Kraftstoffhochdruckspeicher 28 in Verbindung, der auch als Common-Rail bezeichnet wird. In dem Aktorraum 25 ist ein Piezoaktor 30 angeordnet, an dessen brennraumfernem Ende ein Aktorfuß 31 angebracht ist, der in abdichtender Art und Weise an dem Injektorkörper 4 anliegt. Der Injektorkörper 4 ist vorzugsweise mehrteilig ausgebildet.
  • An seinem brennraumnahen Ende ist an dem Piezoaktor 30 ein Piezoaktorkopf 32 angebracht, der auch als Kopplerkolben oder Kopplungskolben bezeichnet wird. Der Piezoaktor 30 wird über elektrische Anschlüsse 33 mit Strom versorgt.
  • Zwischen dem Kopplerkolben 32 und dem brennraumfernen Ende der Düsennadel 8 ist eine Düsennadelfeder 34 eingespannt. Das brennraumnahe Ende des Kopplerkolbens 32 hat die Gestalt eines Kreiszylinders, der hin und her bewegbar in einem zentralen Sackloch 35 geführt ist, das in dem brennraumfernen Ende der Düsennadel 8 ausgespart ist. Der Kopplerkolben 32 begrenzt in dem Sackloch 35 einen ersten Kopplungsraum 41. Zwischen dem Kopplerkolben 32 und dem Sackloch 35 ist ausreichend Spiel vorgesehen, so dass mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff aus dem Aktorraum 25 in den ersten Kopplungsraum 41 gelangt.
  • Der erste Kopplungsraum 41 steht über einen Verbindungskanal 42, in dem eine Drosselstelle vorgesehen sein kann, mit einem zweiten Kopplungsraum 44 in Verbindung, der radial außerhalb des ersten Kopplungsraums 41 angeordnet ist. Der zweite Kopplungsraum 44 wird auf seiner brennraumfernen Seite durch eine Druckschulter 45 begrenzt, die an der Düsennadel 8 radial nach außen vorspringt. Die Druckschulter 45 bildet eine Druckfläche, die durch den Kraftstoff in dem zweiten Kopplerraum 44 mit Druck beaufschlagt wird. Auf der entgegengesetzten Seite wird der zweite Kopplerraum 44 durch eine Gegendruckfläche 47 begrenzt, die an einer Stufenhülse 50 ausgebildet ist. Die Gegendruckfläche 47 verläuft parallel zu der Druckfläche 45.
  • Die Stufenhülse weist ein zentrales Durchgangsloch 51 auf, in dem die Düsennadel 8 in axialer Richtung hin und her bewegbar geführt ist. Zwischen dem brennraumfernen Ende der Stufenhülse 50 und dem Kopplerkolben 32 beziehungsweise dem Aktor 30 ist eine Federeinrichtung 52 eingespannt. Durch die Vorspannkraft der Federeinrichtung 52 wird die Stufenhülse 50 mit ihrem brennraumnahen Ende in Anlage an dem Düsenkörper 2 gehalten. Durch mindestens einen radialen Verbindungskanal 53, der in der Stufenhülse 50 ausgespart ist, wird eine Verbindung zwischen den Druckräumen 17 und 22 geschaffen.
  • Die Düsennadel 8 weist zwischen dem Druckraumabschnitt 15 und dem erweiterten Abschnitt 16 eine durchgehende Querbohrung 55 auf, von der sich eine zentrale Sackbohrung 56 zu der Spitze 9 der Düsennadel 8 erstreckt. Durch die Bohrungen 55 und 56 wird eine zentrale Kraftstoffzufuhr an die Nadelspitze 9 ermöglicht. Beim Öffnen der Düsennadel werden gleichzeitig die von den Dichtkanten 10 und 11 gebildeten Dichtsitze geöffnet. Dadurch wird eine Entdrosselung der Düse bereits bei einem geringen Düsennadelhub, zum Beispiel bei 30 μm, erreicht. Ein solcher Hub kann bereits von kurzen Piezoaktoren, wie sie herkömmlichen Common-Rail-Injektoren verwendet werden, bereitgestellt werden. Dadurch kann der hydraulische Kopplungsraum zwischen dem Piezoaktor und der Düsennadel mit einer geringen hydraulischen Übersetzung um eins ausgelegt werden. Dadurch wird ein steifes Übertragungsverhalten erreicht, wodurch die Schaltperformance verbessert wird. Das ermöglicht die exakte Zumessung sehr kleiner Voreinspritzmengen und stellt eine sehr robuste Auslegung gegenüber Fertigungstoleranzen dar. Die Düsennadel 8 mit den beiden Dichtkanten 10, 11 an der Düsennadelspitze 9 wird auch als Düsennadel mit Doppelsitz bezeichnet.
  • Durch die erfindungsgemäße Injektorbauform wird eine Bewegungsumkehr mit einfachen Bauteilen und ohne zusätzlichen Baumraum ermöglicht. Die außen auf der Düsennadel 8 geführte Stufenhülse 50 ist einfach zu fertigen und zu montieren. Da sie im Düsenkörper 2 angeordnet ist, wird keine zusätzliche Injektorbaulänge benötigt. Darüber hinaus bietet die Stufenhülse 50 weiterhin den Vorteil, dass die Dichtspalte zum Kopplerraum in einem hülsenförmigen Bauteil liegen, das außen ebenfalls mit Systemdruck umgeben ist. Dadurch wird eine starke Aufweitung der Kopplerspalte durch den Kraftstoffdruck im Kopplerraum vermieden. Die Auslegung der Kopplerspalte kann damit optimal auf die Wiederbefüllung des Kopplerraums angepasst werden.
  • Die Stufenhülse 50 ist außen auf der Düsennadel 8 geführt und stützt sich an dem Düsenkörper 2 ab. Die beiden Kopplungsräume 41 und 44, die auch als Kopplungsteilräume bezeichnet werden, sind hydraulisch miteinander verbunden und realisieren eine Bewegungsumkehr zwischen dem Piezoaktor 30 beziehungsweise dem Kopplerkolben 32 und der Düsennadel 8, also die Umsetzung einer Aktorausdehnung in eine Öffnung der Düsennadel 8. Zudem wird durch die beiden Kopplerräume 41 und 44 eine hydraulische Weg-/Kraftübersetzung zwischen dem Kopplerkolben 32 beziehungsweise dem Piezoaktor 30 und der Düsennadel 8 ermöglicht. Die Befüllung des ersten Kopplungsraums 41 erfolgt über entsprechende Spaltströmungen oder über (nicht dargestellte) Drosseln. Die Kopplungsräume 41 und 44 werden auch als Kopplerräume bezeichnet.
  • Im Ruhezustand herrscht in dem ersten Kopplerraum 41 Raildruck. Die Düsennadel 8 ist geschlossen. Der Piezoaktor 30 ist im Ruhezustand entladen und hat seine minimale Längenausdehnung. Zur Ansteuerung des Injektors wird der Piezoaktor 30 beladen und schiebt dadurch den Kopplerkolben 32 nach unten. Der Druck in dem ersten Kopplerraum 41 steigt an. Die Druckfläche oder Druckschulter 45 an der Düsennadel 8 im zweiten Kopplungsraum 44 ist größer ausgeführt als die Druckfläche des Kopplerkolbens 32 in dem ersten Kopplungsraum 41. Daraus ergibt sich durch den Überdruck in den Kopplungsräumen 41 und 44 insgesamt eine öffnende Kraft auf die Düsennadel 8. Um eine Weg-/Kraftübersetzung von eins zu erhalten, muss die Druckfläche in dem zweiten Kopplungsraum 44 doppelt so groß sein wie die Druckfläche in dem ersten Kopplungsraum 41.
  • Zum Schließen der Düsennadel 8 wird der Piezoaktor 30 wieder entladen und zieht den Kopplerkolben 32 zurück. In den Kopplungsräumen 41 und 44 entsteht dadurch ein Unterdruck, der die Düsennadel 8 schließt. Zusätzlich bringt die Düsennadelfeder 34 eine Schließkraft auf die Düsennadel 8 auf. Außerdem wird durch die Düsennadelfeder 34 eine Vorspannung des Piezoaktors 30 bewirkt.
  • Durch die optionale Verwendung einer Drossel in dem Verbindungskanal 42 zwischen den beiden Kopplungsräumen 41 und 44 kann die Öffnungscharakteristik der Düsennadel 8 weiter verbessert werden. Durch eine Dämpfung der Öffnungsgeschwindigkeit kann eine optimierte Kleinstmengenfähigkeit und ein vorteilhafter Einspritzratenverlauf erreicht werden. Die elektrische Kontaktierung des Aktors erfolgt in geeigneter hochdruckdichter Weise, zum Beispiel durch eine Glaseinschmelzung der Anschlusskabel 33 innerhalb des Aktorfußes 31. Auch die hydraulische Anbindung an die Versorgungsleitung 26 erfolgt Idealerweise von oben.
  • In den 2, 3 und 4 sind ähnliche Injektoren wie in 1 schematisch im Längsschnitt dargestellt. Zur Bezeichnung gleicher Teile werden die gleichen Bezugszeichen verwendet. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die vorangegangene Beschreibung der 1 verwiesen. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zwischen den einzelnen Ausführungsbeispielen eingegangen.
  • Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der erste Kopplungsraum 41 radial außen von einer Aktordruckraumbegrenzungshülse 60 begrenzt, die hin und her bewegbar an dem brennraumnahen Ende des Kopplerkolbens 32 geführt ist. Die Aktordruckraumbegrenzungshülse 60 weist eine Beißkante 61 auf, die an dem brennraumfernen Ende der Düsennadel 8 anliegt. Die Aktordruckraumbegrenzungshülse 60 weist einen Bund 63 auf, der radial nach außen von der Aktordruckraumbegrenzungshülse 60 absteht. Zwischen dem Bund 63 und dem Piezoaktor 30 beziehungsweise dem Kopplerkolben 32 ist eine Düsennadelfeder 64 eingespannt.
  • Der erste Kopplungsraum 41 wird in axialer Richtung von dem brennraumnahen Ende des Kopplerkolbens 32 und dem brennraumfernen Ende der Düsennadel 8 begrenzt. Über einen Verbindungskanal 65 steht der erste Kopplungsraum 41 mit dem zweiten Kopplungsraum 44 in Verbindung.
  • Die Stufenhülse 50 stützt sich an dem Düsenkörper 2 ab und wird mit Hilfe einer Federeinrichtung 66, die zwischen dem Düsenkörper 2 und dem Injektorkörper 4 eingespannt ist, mit ihrem brennraumnahen Ende in Anlage an dem Düsenkörper 2 gehalten. Die Verwendung der Aktordruckraumbegrenzungshülse 60 ermöglicht den Ausgleich von Lagetoleranzen der Bauteile. Außerdem können durch die Aktordruckraumbegrenzungshülse 60 Verspannungen des Aktors und der Führungen vermieden werden.
  • Eine weitere Vereinfachung des konstruktiven Aufwands und der Fertigungskosten lässt sich durch eine direkte Integration des zweiten Kopplungsraums 44 in den Düsenkörper 2 erreichen, wie sie in den 3 und 4 dargestellt ist. Durch den Wegfall der Stufenhülse (50 in den 1 und 2), kann die Bauteileanzahl weiter reduziert und die Montage vereinfacht werden. Des Weiteren kann bei der direkten Ausbildung des zweiten Kopplungsraums 44 in dem Düsenkörper 2 eine Vergrößerung der Durchmesser in den Kopplungsräumen realisiert werden. Dadurch sinkt der zur Öffnung der Düsennadel 8 notwendige Überdruck in den Kopplungsräumen 41 und 44, wodurch hydraulische Verluste im Koppler verringert und Festigkeitsprobleme vermieden werden.
  • Bei den in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Düsennadel 8 gestuft ausgeführt und doppelt im Düsenkörper 2 geführt. Der zweite Kopplungsraum 44 wird von der Düsennadeldruckfläche 45, die auch als Druckschulter bezeichnet wird, und einer Gegendruckfläche 68 begrenzt, die an dem Düsenkörper 2 ausgebildet ist. Die beiden Kopplungsräume 41 und 44 sind durch den Verbindungskanal 65 miteinander verbunden. Darüber hinaus ist in dem brennraumfernen Ende der Düsennadel 8 ein weiterer Verbindungskanal 69 ausgespart, der von der brennraumfernen Stirnfläche der Düsennadel 8 ausgeht und die zentrale Sackbohrung 56 mündet, die in der Düsennadel 8 ausgespart ist. Durch den Verbindungskanal 69 und die zentrale Bohrung 56 wird eine Verbindung zwischen dem Aktorraum 25 und der Düsennadelspitze 9 geschaffen.
  • Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel wird wie bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel zur Abdichtung des ersten Kopplerraums 41 eine Aktordruckraumbegrenzungshülse 60 verwendet. Dadurch können Lagetoleranzen der Bauteile ausgeglichen sowie Verspannungen des Aktors und der Führungen vermieden werden.

Claims (8)

  1. Common-Rail-Injektor mit einem Injektorgehäuse (1), das einen Kraftstoffzulauf (26) aufweist, der mit einer zentralen Kraftstoffhochdruckquelle (28) außerhalb des Injektorgehäuses (1) und mit einem Druckraum (17) innerhalb des Injektorgehäuses (1) in Verbindung steht, aus dem, in Abhängigkeit von dem Druck in einem ersten Kopplungsraum (41), mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird, wenn eine Düsennadel (8) von ihrem Sitz abhebt, wobei der erste Kopplungsraum (41) von dem brennraumfernen Ende der Düsennadel (8) und dem brennraumnahen Ende eines Aktors (30), insbesondere eines Piezoaktors, oder eines an dem brennraumnahen Ende des Aktors angebrachten Kopplerkolbens (32) begrenzt wird, wobei der Injektor einen zweiten Kopplungsraum (44) umfasst, der mit dem ersten Kopplungsraum (41) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kopplungsraum (44) durch eine dem Aktor abgewandte Düsennadeldruckfläche (45) begrenzt wird und einen Ringraum umfasst, der auf seiner dem Brennraum abgewandten Seite durch eine Druckschulter (45) begrenzt wird, die an der Düsennadel (8) ausgebildet ist, wobei die beiden Kopplungsräume (41, 44) durch einen Verbindungskanal (42; 65) miteinander in Verbindung stehen, der durch die Düsennadel (8) verläuft.
  2. Common-Rail-Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kopplungsraum (41) in einem Sackloch (35), das in dem brennraumfernen Ende der Düsennadel (8) ausgespart ist, von dem brennraumnahen Ende des Aktors (30) oder eines an dem brennraumnahen Ende des Aktors angebrachten Kopplerkolbens (32) begrenzt wird.
  3. Common-Rail-Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kopplungsraum (41) in radialer Richtung von einer Dichthülse (60) begrenzt wird, die an dem brennraumnahen Ende des Aktors (30) oder eines an dem brennraumnahen Ende des Aktors (30) angebrachten Kopplerkolbens (32) in axialer Richtung hin und her bewegbar geführt ist und die sich an dem brennraumfernen Ende der Düsennadel (8) abstützt.
  4. Common-Rail-Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kopplungsraum (44) auf seiner brennraumnahen Seite von einer Gegendruckfläche (47; 68) begrenzt wird, die der Düsennadeldruckfläche (45) gegenüberliegt.
  5. Common-Rail-Injektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegendruckfläche (68) an dem Injektorgehäuse (1) vorgesehen ist.
  6. Common-Rail-Injektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsennadel (8) einen zusätzlichen Verbindungskanal (69, 56) aufweist, der den Druckraum (17) mit einem Aktorraum (25) verbindet, der wiederum mit der Kraftstoffhochdruckquelle (28) in Verbindung steht.
  7. Common-Rail-Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegendruckfläche (47) an einer Stufenhülse (50) vorgesehen ist, die an der Düsennadel (8) in axialer Richtung hin und her bewegbar geführt ist.
  8. Common-Rail-Injektor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stufenhülse (50) durch eine Federeinrichtung (52; 66) in axialer Richtung gegen das Injektorgehäuse (1) vorgespannt ist.
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