DE102009002554A1 - Fuel injector for use in common rail injection system of internal combustion engine of motor vehicle, has borehole for connection of sealing gap with compression chamber, where guide piece is partially/completely arranged in chamber - Google Patents
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Abstract
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, insbesondere für ein Common-Rail-Einspritzsystem eines Kraftfahrzeuges, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The The invention relates to a fuel injector for a fuel injection system an internal combustion engine, in particular for a common rail injection system a motor vehicle, having the features of the preamble of the claim 1.
Kraftstoffinjektoren weisen zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung eine axial verstellbare Düsennadel auf, mittels derer wenigstens ein Spritzloch geöffnet oder geschlossen werden kann. Die axiale Verstellung der Düsennadel wird dabei über einen Aktor bewirkt, beispielsweise einen Piezo-Aktor. Es gilt Kraftstoffinjektoren mit direkter oder indirekter Nadelsteuerung zu unterscheiden. Injektoren mit indirekter Nadelsteuerung weisen in der Regel ein zwischen Aktor und Düsennadel zwischengeschaltetes hydraulisches Steuerventil auf, während bei Injektoren mit direkter Nadelsteuerung der Aktor über eine Koppler- bzw. Übersetzereinrichtung direkt auf die Düsennadel einwirkt. Die Koppler- bzw. Übersetzereinrichtung zur direkten Nadelsteuerung weist hierzu einen Kopplerkolben auf, der wenigstens einen Kopplerraum axial begrenzt.fuel injectors have an axially adjustable to control the fuel injection Nozzle needle, by means of which at least one spray hole opened or can be closed. The axial adjustment of the nozzle needle is effected via an actuator, for example a Piezo actuator. It applies fuel injectors with direct or indirect Needle control to distinguish. Injectors with indirect needle control generally have a between hydraulic actuator and nozzle needle interposed Control valve on, while injectors with direct needle control the actuator via a coupler or translator device acts directly on the nozzle needle. The coupler or translator device for direct needle control has for this purpose a coupler piston, the axially limited at least one coupler space.
Aus
der
Eine
alternative und wesentlich kompaktere Anordnung einer direkten Nadelsteuerung
mit einem drückenden Piezo-Aktor wird dagegen in der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen gegenüber den eingangs genannten Kraftstoffinjektoren verbesserten Injektor bereitzustellen, der insbesondere eine lange Lebenszeit des Aktors gewährleistet. Ferner soll eine genaue Steuerung des Einspritzvorganges sichergestellt werden. Dabei soll der Injektor einfach und kompakt aufgebaut und günstig herzustellen sein.task The present invention is therefore an opposite The injector mentioned above improved injector provide, in particular, a long life of the actor guaranteed. Furthermore, a precise control of the injection process be ensured. The injector should be simple and compact be constructed and inexpensive to manufacture.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Kraftstoffinjektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen beschrieben.These Task is solved by a fuel injector The features of claim 1. Advantageous developments of Invention are described in the subclaims.
Der vorgeschlagene Kraftstoffinjektor für ein Kraftstoffeinspritzsystem ist mit einer axial verstellbaren Düsennadel zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung über wenigstens ein Spritzloch, einen Piezo-Aktor zur axialen Verstellung der Düsennadel sowie einer in Wirkverbindung mit der Düsennadel und dem Piezo-Aktor stehenden hydraulischen Kopplereinrichtung zur Realisierung einer Wegübersetzung und einer Umkehr der Bewegungsrichtung ausgestattet. Die Kopplereinrichtung umfasst einen in einem Führungsstück axial verstellbar gelagerten Kopplerkolben, der gemeinsam mit dem Führungsstück einen in Schließstellung der Düsennadel unter Systemdruck stehenden ersten Kopplerraum und mit der Düsennadel einen zweiten, mit dem ersten hydraulisch verbundenen Kopplerraum axial begrenzt. Ferner ist an dem Kopplerkolben ein Kolbenabschnitt geringeren Durchmessers angesetzt, der durch einen Führungsabschnitt des Führungsstück hindurch geführt und am Piezo-Aktor abgestützt ist, so dass eine Ausdehnung des Piezo-Aktors eine axiale Verstellung des Kopplerkolbens und eine Bewegung der Düsennadel in eine Öffnungsstellung bewirkt. Erfindungsgemäß ist der Piezo-Aktor in einem Niederdruckbereich angeordnet, so dass der Kolbenabschnitt geringeren Durchmessers durch das Führungsstück von dem in Schließstellung der Düsennadel unter Systemdruck stehenden ersten Kopplerraum in den Niederdruckbereich geführt ist. Zur Sicherstellung der Dichtheit der Dichtspalte zwischen dem Kolbenabschnitt und dem Führungsstück wird eine Bohrung zur hydraulischen Verbindung der Dichtspalte mit einem unter Systemdruck stehenden Druckraum vorgeschlagen, die im Führungsstück angeordnet ist. Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass Führungsstück ganz oder teilweise in einem unter Systemdruck stehenden Druckraum anzuordnen. Zunächst einmal stellt sich die Anordnung des Piezo-Aktors in einem Niederdruckbereich als vorteilhaft dar, da die schwierige Kraftstoffdichteausführung des Piezo-Aktors entfällt. Die Ausbildung unterschiedlicher Druckbereiche erfordert jedoch, dass durch den Druckunterschied bedingte Leckageverluste gering zu halten sind. Werden die verschiedenen Druckbereich durch das Führungsstück begrenzt, das zudem von einem Kolbenabschnitt des Kolbenkolbens durchtreten wird, sind insbesondere Leckageverluste über den Zwischenführungsstück und Kolbenabschnitt ausgebilde ten Dichtspalt zu vermeiden. Denn derartige Verluste würden zu einem Druckabfall im Kopplerraum führen, der durch das Führungsstück und dem Kopplerkolben begrenzt und vom Niederdruckbereich getrennt wird. Zur genauen Steuerung des Einspritzvorgangs ist es jedoch erforderlich, dass im Kopplerraum ein definierter Druck anliegt, der über den hydraulisch verbundenen weiteren Kopplerraum auf die Düsennadel übertragen wird. Die hierzu kumulativ oder alternativ einsetzbaren, vorgeschlagenen Maßnahmen sehen zum einen eine zusätzliche Versorgungsleitung für die Versorgung mit unter Systemdruck stehendem Kraftstoff vor, mittels derer ein konstanter Druck im Kopplerraum einstellbar ist, zum anderen eine den an der Dichtspalte anliegenden Druck kompensierende außenseitige Druckbeaufschlagung des Führungsstücks, mittels derer eine Aufweitung der Dichtspalte verhinderbar ist. Leckageverluste in den Niederdruckbereich können somit verringert werden oder ggf. ausgeglichen werden. Im Ergebnis wird ein definierter Druck im Kopplerraum sichergestellt, der eine genaue Steuerung des Einspritzvorganges gewährleistet.The proposed fuel injector for a fuel injection system is provided with an axially adjustable nozzle needle for controlling the fuel injection via at least one injection hole, a piezo actuator for axial adjustment of the nozzle needle as well as in operative connection with the nozzle needle and the piezo actuator hydraulic coupler for the realization of a Wegübersetzung and equipped a reversal of the direction of movement. The coupler device comprises a coupler piston mounted in an axially adjustable manner in a guide piece, which together with the guide piece axially delimits a first coupler space under closed-loop pressure of the nozzle needle and with the nozzle needle a second coupler space hydraulically connected to the first coupler chamber. Further, a piston portion of smaller diameter is attached to the coupler piston, which passed through a guide portion of the guide piece and is supported on the piezoelectric actuator, so that an expansion of the piezo actuator causes an axial displacement of the coupler piston and a movement of the nozzle needle in an open position. According to the piezoactuator is arranged in a low pressure region, so that the piston portion of smaller diameter is guided by the guide piece of the in closed position of the nozzle needle under system pressure standing first coupler space in the low pressure region. To ensure the tightness of the sealing gaps between the piston portion and the guide piece, a bore for the hydraulic connection of the sealing gaps with a pressure chamber under system pressure is proposed, which is arranged in the guide piece. Alternatively or additionally, it is proposed that the guide piece be arranged completely or partially in a pressure chamber under system pressure. First of all, the arrangement of the piezoelectric actuator in a low-pressure region is advantageous since the difficult fuel-density design of the piezoelectric actuator is eliminated. However, the formation of different pressure ranges requires that caused by the pressure difference leakage losses are to be kept low. If the various pressure range is limited by the guide piece, which will also pass from a piston portion of the piston piston, in particular leakage losses on the intermediate guide piece and piston portion fancy th sealing gap are to be avoided. Because such losses would lead to a pressure drop in the coupler space, which is limited by the guide piece and the coupler piston and separated from the low pressure area. For precise control of the injection process, however, it is necessary that in the coupler chamber a defined pressure is applied, which is transmitted via the hydraulically connected further coupler space on the nozzle needle. The cumulative or alternative usable, proposed measures provide for an additional supply line for the supply of standing under system pressure fuel, by means of which a constant pressure in the coupler space is adjustable, on the other hand, a pressure applied to the sealing gap pressure compensating outside pressurization of the guide piece, by means of which an expansion of the sealing gaps can be prevented. Leakage losses in the low pressure range can thus be reduced or possibly compensated. As a result, a defined pressure in the coupler space is ensured, which ensures accurate control of the injection process.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist der Kolbenabschnitt geringeren Durchmessers eine umlaufende Nut auf, die mit der als zusätzliche Versorgungsleitung dienende Bohrung im Führungsstück verbindbar ist. Die Nut bildet einen Ringraum aus, der eine hydraulische Verbindung mit der erfindungsgemäßen Bohrung sicherstellt. Der Systemdruck wirkt somit einer unerwünschten Leckage entgegen.To a preferred embodiment, the piston portion smaller diameter on a circumferential groove, with the as additional supply line serving hole in the guide piece is connectable. The groove forms an annular space, which is a hydraulic Ensures connection with the bore of the invention. The system pressure thus acts an undesirable leakage opposite.
Zur Optimierung der Injektorauslegung ist weiterhin bevorzugt in dem Kopplerkolben eine Bohrung zur hydraulischen Verbindung des ersten und des zweiten Kopplerraumes angeordnet, die vorzugsweise als Drossel ausgebildet ist. Auf diese Weise wird auch in dem zweiten Kopplerraum, der über die Drossel mit dem ersten Kopplerraum verbunden ist, ein definierter Druck sichergestellt.to Optimization of the injector design is further preferred in the Coupling piston a bore for hydraulic connection of the first and the second coupler space, preferably as a throttle is trained. In this way, also in the second coupler space, which is connected via the throttle with the first coupler space, a defined pressure ensured.
Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung ist der Piezo-Aktor exzentrisch zu einer Längsmittelachse der Düsennadel liegend platziert. Durch diese Exzentrizität kann im Bereich einer Verbindungsleitung des Druckraumes mit einer externen Kraftstoffquelle eine größere Wandstärke vorgesehen werden, ohne dass sich hierdurch die radialen Abmessungen des Kraftstoffinjektors ändern.Corresponding An embodiment of the invention is the piezoelectric actuator eccentric to a longitudinal center axis of the nozzle needle placed horizontally. This eccentricity can be in the range a connecting line of the pressure chamber with an external fuel source a larger wall thickness can be provided, without thereby changing the radial dimensions of the fuel injector.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist eine Längsmittelachse des Kopplerkolbens um jeweils den gleichen Betrag exzentrisch versetzt zur Längsmittelachse der Düsennadel und zu einer Längsmittelachse des Kolbenabschnitts positioniert. Dadurch werden durch die Kräfte in Längsrichtung aufgrund eines gleich großen Abstandes der Kraftangriffspunkte keine Querkräfte und Momente am Kopplerkolben hervorgerufen.According to one advantageous development is a longitudinal central axis of the Coupling piston offset by the same amount each eccentric to the longitudinal central axis of the nozzle needle and to a longitudinal central axis positioned the piston section. This is due to the forces in the longitudinal direction due to an equal size Distance of the force application points no lateral forces and Moments on the coupler piston caused.
Vorteilhafterweise ist die Düsennadel zur Rückführung in eine Schließstellung mittels einer Druckfeder mechanisch vorgespannt. Die Druckfeder unterstützt dabei die Schließwirkung der Kopplereinrichtung, die bei einer Entladung des Piezo-Aktors durch die Volumenverkleinerung des ersten Kopplerraumes und dem damit einhergehenden Druckanstieg im zweiten Kopplerraum bewirkt wird.advantageously, is the nozzle needle for return in a closed position by means of a compression spring mechanically biased. The compression spring supports the closing action the coupler, which in a discharge of the piezoelectric actuator by the volume reduction of the first coupler space and the so accompanying increase in pressure in the second coupler space is effected.
Bevorzugt ist die Düsennadel im Bereich der Nadelspitze zudem in einem Führungsabschnitt des Injektors geführt und weist in diesem Bereich wenigstens einen zu einem Spritzloch führenden Strömungskanal auf. Weiterhin bevorzugt, erfolgt die Kraftstoffzuführung in den wenigstens einen Strömungskanal über eine Drossel, die beispielsweise als Ringspaltdrossel ausgebildet sein kann.Prefers is the nozzle needle in the area of the needle tip also in guided a guide portion of the injector and has at least one to a spray hole in this area leading flow channel up. Further preferred, the fuel supply takes place in the at least one Flow channel via a throttle, for example, as Annular gap throttle may be formed.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird der zweite Kopplerraum, der axial von dem Führungsstück und der Düsennadel begrenzt wird, radial bzw. umfangsseitig von einer Dichthülse begrenzt. Vorzugsweise umgreift die Dichthülse das der Nadelspitze abgewandte Ende der Düsennadel und ist gegenüber dem Kopplerkolben mit einer Beißkante als Dichtkante ausgestattet. Auf diese Weise kann eine ausreichende Dichtheit der jeweiligen Anschlussbereiche hergestellt werden, so dass auch Leckageverluste aus dem zweiten Kopplerraum vermieden oder zumindest verhindert werden. In dem die Dichthülse den zweiten Kopplerraum gegenüber einem Druckraum abdichtet, in welchem ebenfalls der Systemdruck vorherrscht, bewirkt die beidseitige Druckbeaufschlagung der Dichthülse eine weitgehende Kompensation der Druckkräfte, so dass auch hierdurch die Dichtheit gewährleistet ist.According to a preferred embodiment, the second coupler space, which is delimited axially by the guide piece and the nozzle needle, is bounded radially or peripherally by a sealing sleeve. The sealing sleeve preferably surrounds the end of the nozzle needle facing away from the needle tip and is provided with a biting edge opposite the coupler piston as a sealing edge. In this way, a sufficient tightness of the respective terminal areas can be made, so that leakage losses from the second coupler space ver avoid or at least be prevented. In that the sealing sleeve seals the second coupler space with respect to a pressure chamber, in which the system pressure likewise prevails, the pressurization of the sealing sleeve on both sides causes a substantial compensation of the pressure forces, so that the tightness is ensured as well.
Weiterhin bevorzugt weist das der Nadelspitze abgewandte Ende der Düsennadel eine Sacklochbohrung auf, in der ein Ausgleichskolben geführt ist, der mittels einer ebenfalls in der Sacklochbohrung angeordneten Feder in Anlage mit dem Kopplerkolben gehalten wird. Dabei wird in der Düsennadel ein weiterer Druckraum ausgebildet, der über eine axiale Bohrung im Ausgleichskolben und eine weitere Bohrung im Koppler kolben mit dem Niederdruckbereich verbunden ist. Indem die Sacklochbohrung in der Düsennadel einschließlich der Bohrungen im Ausgleichskolben und im Kopplerkolben eine Steuerfläche schaffen, die lediglich mit Niederdruck beaufschlagt wird und somit kraftfrei ist, kann die Öffnungs- bzw. Betätigungskraft der Düsennadel reduziert werden und damit die Steuerung mit einem kleineren Aktor bewirkt werden. Als besonders vorteilhaft im Hinblick auf einen kurzen, kostengünstig herstellbaren Aktor hat sich eine Wegübersetzung vom Aktor auf die Düsennadel größer 4 erwiesen.Farther Preferably, the needle tip facing away from the end of the nozzle needle a blind hole, in which a balancing piston out is that arranged by means of a likewise in the blind hole Spring is held in abutment with the coupler piston. It will formed in the nozzle needle, another pressure chamber over an axial hole in the balance piston and another hole in the coupler piston is connected to the low pressure area. By doing including the blind hole in the nozzle needle the holes in the balance piston and in the coupler piston a control surface create, which is acted upon only with low pressure and thus is force-free, the opening or operating force the nozzle needle can be reduced and thus the control be effected with a smaller actuator. As a particularly advantageous with regard to a short, inexpensive manufacturable actuator has a path translation from the actuator to the nozzle needle greater than 4 proved.
Vorzugsweise ist in der Düsennadel eine radiale Bohrung angeordnet, die den Dichtspalt zwischen Ausgleichskolben und Sacklochbohrung mit einem unter Systemdruck stehenden Druckraum verbindet. Weiterhin vorzugsweise mündet die Bohrung am Ausgleichskolben in einen Ringraum. Die Bohrung und der Ringraum verhindern eine zu starke Aufweitung der Dichtspalte, so dass Leckageverluste verringert werden können und auch im zweiten Kopplerraum ein definierter Druck sichergestellt ist. Das Prinzip wurde vorstehend bereits im Zusammenhang mit der Dichtspalte zwischen dem Führungsstück und dem Kolbenabschnitt des Kopplerkolbens beschrieben, so dass hierauf verwiesen wird. Die als Versorgungsleitung ausgebildete Bohrung kann alternativ auch in einen Ringraum münden, der durch eine Umfangsnut am Ausgleichskolben gebildet wird.Preferably a radial bore is arranged in the nozzle needle, the sealing gap between the balance piston and blind hole connects to a pressurized space under system pressure. Farther Preferably, the bore opens on the balance piston in an annulus. The bore and annulus prevent one from strong expansion of the sealing gap, so that reduces leakage losses can be and also in the second coupler a defined Pressure is ensured. The principle was already mentioned above Connection with the sealing gap between the guide piece and described the piston portion of the coupler piston, so that on it is referenced. The trained as a supply line bore may alternatively lead to an annular space, which by a Circumferential groove is formed on the balance piston.
Entsprechend einer alternativen Ausführungsform ist die Düsennadel über einen Führungskolben in einer hierzu korrespondierenden Bohrung des Kopplerkolbens verschiebbar geführt, die mittels eines innerhalb des Kopplerkolbens und des Kolbenabschnitts verlaufenden Kanals mit dem Niederdruckbereich in Verbindung steht. Hierdurch kann neben einer verminderten Öffnungs- bzw. Betätigungskraft eine verbesserte Führung des, dem mindestens einen Spritzloch abgewandten Endes der Düsennadel erreicht werden, was deren Durchbiegung bei Betätigung vermindert.Corresponding an alternative embodiment, the nozzle needle via a guide piston in a corresponding thereto Slidably guided bore of the coupler piston, which by means of a extending within the coupler piston and the piston portion Channel communicates with the low pressure area. hereby can in addition to a reduced opening or actuating force an improved guidance of, the at least one spray hole remote end of the nozzle needle can be achieved, what their Deflection reduced during operation.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Führungsstück rohr- oder topfförmig ausgebildet und ganz oder teilweise in einem konzentrischen Druckraum angeordnet. Die Anordnung in einem konzentrischen Druckraum besitzt den Vorteil, dass das Führungsstück gleichmäßig über den im Druckraum vorherrschenden Systemdruck beaufschlagt wird. Mittels des außen am Führungsstück anliegenden Systemdrucks kann der im ersten Kopplerraum vorherrschende Druck sowie der Druck in dem jeweils hieran anschließenden Führungsabschnitten kompensiert werden. Die Belastung der Bauteile kann dadurch reduziert werden, so dass geringere Anforderungen an ihre Festigkeit bestehen. Bei der Ausbildung des Führungsstücks als separates Bauteil sollte zumindest ein Teil des den Kolbenabschnitt geringeren Durchmessers aufnehmenden Führungsabschnitts im Druckraum liegen. Dadurch kann die Länge des Führungsabschnitts zum Niederdruckbereich verkürzt werden, wodurch wiederum eine Erhöhung der Steifigkeit der Kraftübertragung vom Aktor zum Kopplerkolben erreicht wird. Dies wirkt sich vorteilhaft dahingehend aus, dass zum einem Schalt... reduziert werden, zum anderen ein kleinerer Aktor eingesetzt werden kann, um zumindest die gleich Schaltperformance zu erreichen.To Another preferred embodiment is the guide piece tubular or cup-shaped and wholly or partly arranged in a concentric pressure chamber. The arrangement in one concentric pressure chamber has the advantage that the guide piece evenly over the prevailing in the pressure chamber System pressure is applied. By means of the outside of the guide piece applied system pressure, the prevailing in the first coupler space Pressure as well as the pressure in each of these subsequent Guide sections are compensated. The load on the components This can be reduced, so that lower requirements their strength persist. In the formation of the leader as a separate component should at least a part of the piston section smaller diameter receiving guide section lie in the pressure room. This allows the length of the guide section be shortened to the low pressure area, which in turn a Increasing the rigidity of power transmission from Actuator is reached to the coupler piston. This has an advantageous effect to the effect that are reduced to a switching, for other a smaller actuator can be used to at least the equal to achieve switching performance.
Der Druckraum, der ganz oder teilweise das Führungsstück aufnimmt, ist bevorzugt durch einen separaten Druckkörper radial begrenzt. Zur Ausbildung eines konzentrischen Druckraumes sowie zur einfachen Herstellung des Druckkörpers ist dieser vorzugsweise ringförmig ausgebildet. Die einfache Geometrie des Druckkörpers erlaubt die Verwendung eines hochwertigen Materials, das bereits eine hohe Druckfestigkeit aufweist. Auf zusätzliche Maßnahmen zur Steigerung der Festigkeit, wie beispielsweise Hohnen, kann demnach verzichtet werden.Of the Pressure chamber, the whole or part of the leader receives, is preferred by a separate pressure body radially limited. To form a concentric pressure chamber and for easy production of the pressure hull this is preferably ring-shaped. The simple geometry of the pressure hull allows the use of a high quality material already has a high compressive strength. On additional measures To increase the strength, such as Hohnen, therefore be waived.
Der zur Steuerung der Einspritzung vorgesehene Piezo-Aktor ist vorzugsweise durch eine Feder vorgespannt. Die Feder kann beispielsweise im Niederdruckbereich angeordnet und direkt am Piezo-Aktor abgestützt sein. Vorteilhafterweise ist die Feder zur Vorspannung des Aktors jedoch in einem düsennadelnahen Druckraum angeordnet, so dass sie zugleich zur Dämpfung von Schwingungen zwischen Druckwelle und Injektor einsetzbar ist. Beispielsweise weist der Druckraum, der das Führungsstück und/oder die die Düsennadel umgreifende Dichthülse aufnimmt, ein ausreichendes Volumen auf, um die Feder zur Aktorvorspannung aufzunehmen. Somit muss kein entsprechender Bauraum erst geschaffen oder zur Aufnahme der Feder vergrößert werden. Als Feder kann beispielsweise eine Schraubenfeder oder eine Rohrfeder verwendet werden.Of the For controlling the injection provided piezoelectric actuator is preferably biased by a spring. The spring can, for example, in the low pressure range be arranged and supported directly on the piezo actuator. advantageously, However, the spring for biasing the actuator is in a nozzle needle near Pressure chamber arranged, so that they at the same time for damping of oscillations between pressure wave and injector can be used. For example, the pressure chamber, the guide piece and / or the sealing needle accommodates the nozzle needle, a sufficient volume to the spring for Aktorvorspannung take. Thus, no corresponding space has yet to be created or be increased to receive the spring. As a spring For example, a coil spring or a Bourdon tube can be used become.
Der erfindungsgemäße Kraftstoffinjektor besitzt die folgende Funktionsweise: im Ruhezustand ist der Piezo-Aktor entladen und in den durch das Führungsstück, den Kopplerkolben und die Düsennadel begrenzten Kopplerräumen liegt der Systemdruck an. Der Piezo-Aktor weist in diesem Zustand seine geringste Längenausdehnung auf. Zur Ansteuerung des Einspritzvorgangs wird der Piezo-Aktor geladen, wobei er sich ausdehnt. Der über seinen Kolbenabschnitt am Piezo-Aktor anliegende Kopplerkolben erfährt mit der Ausdehnung des Aktors eine axiale Verstellung in Richtung der Düsennadel, so dass sich das Volumen des ersten Kopplerraumes vergrößert. Der mit der Volumenvergrößerung einhergehende Druckabfall bewirkt, dass die Düsennadel in den zweiten Kopplerraum, der hydraulisch mit dem ersten Kopplerraum verbunden ist, zwecks Druckausgleich hineinbezogen wird. Die axiale Verstellung der Düsennadel wiederum bewirkt die Freigabe wenigstens eines Spritzlochs, so dass Kraftstoff über dieses Spritzloch einer Brennkammer zugeführt wird. Um den Einspritzvorgang zu beenden, wird der Aktor entladen, wobei er sich verkürzt und der Kopplerkolben in seiner Ausgangsstellung zurückstellt wird. Dabei verkleinert sich das Volumen des ersten Kopplerraumes und der damit einhergehende Druckanstieg im ersten Kopplerraum bewirkt einen entsprechenden Druckanstieg im zweiten Kopplerraum, durch den die Düsennadel zurück in die Schließstellung bewegt wird. Die Rückstellung des Kopplerkolbens und der Düsennadel werden durch Federelemente unterstützt.The fuel injector according to the invention has the following operation: in the idle state, the piezo-actuator is discharged and in by the Guide piece, the coupler piston and the nozzle needle limited coupler spaces is the system pressure. The piezo actuator has its smallest length extension in this state. To actuate the injection process, the piezo actuator is charged, whereby it expands. The voltage applied via its piston portion on the piezoelectric actuator coupler piston experiences with the expansion of the actuator an axial adjustment in the direction of the nozzle needle, so that increases the volume of the first coupler space. The pressure drop associated with the increase in volume causes the nozzle needle to be drawn into the second coupler space, which is hydraulically connected to the first coupler space, for the purpose of pressure equalization. The axial adjustment of the nozzle needle in turn causes the release of at least one injection hole, so that fuel is supplied via this injection hole of a combustion chamber. To end the injection process, the actuator is discharged, whereby it shortens and the coupler piston is reset in its initial position. In this case, the volume of the first coupler space decreases and the associated increase in pressure in the first coupler space causes a corresponding pressure increase in the second coupler space, through which the nozzle needle is moved back into the closed position. The return of the coupler piston and the nozzle needle are supported by spring elements.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:embodiments The invention will be described in more detail below with reference to the drawings described. Show it:
Der
Kraftstoffinjektor der
Im
Führungsstück
Bei
einer Bestromung des Piezo-Aktors
Das
in
Im
Unterschied zu den im Vorfeld beschriebenen Ausführungen
der Erfindung ist bei dem in
Allen Ausführungsformen gemein ist, dass die Anordnung des Piezo-Aktors außerhalb des kraftstoffführenden Hochdruckbereiches erfolgt. Dieser kann dementsprechend einfach ausgebildet sein. Ferner werden Leckageverluste aufgrund der in den verschiedenen Druckräumen vorhandenen Druckunterschiede dadurch verhindert oder zumindest reduziert, dass den Dichtspalten, die die Druckräume verbinden, an den Systemdruck angeschlossen werden. Alternativ oder ergänzend hierzu kann eine Aufweitung der jeweiligen Dichtspalten dadurch entgegengewirkt werden, dass das Führungsstück, in dem die Dichtspalten ausgebildet sind, außenseitig von dem Systemdruck beaufschlagt wird. Hierzu ist das Führungsstück in einem Druckraum anzuordnen, in dem der Systemdruck vorherrscht. Es versteht sich, dass die jeweils in Verbindung mit den dargestellten Ausführungsformen näher beschriebenen Merkmale untereinander kombinierbar sind, so dass die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt ist.all Common to embodiments that the arrangement of the piezoelectric actuator outside the fuel-carrying high pressure area he follows. This can therefore be easily formed. Further Leakage losses due to in the various pressure chambers existing pressure differences thereby prevented or at least reduces that the sealing gaps that connect the pressure chambers, be connected to the system pressure. Alternative or supplementary For this purpose, a widening of the respective sealing gaps thereby be counteracted that the leader, in which the sealing gaps are formed, outside of the system pressure is applied. This is the guide piece in a pressure chamber in which the system pressure prevails. It is understood that each in conjunction with the illustrated Embodiments described in more detail can be combined with each other, so that the invention is not on limited the illustrated embodiments is.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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