EP1740822B1 - Common-rail-injektor - Google Patents

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Publication number
EP1740822B1
EP1740822B1 EP05716731A EP05716731A EP1740822B1 EP 1740822 B1 EP1740822 B1 EP 1740822B1 EP 05716731 A EP05716731 A EP 05716731A EP 05716731 A EP05716731 A EP 05716731A EP 1740822 B1 EP1740822 B1 EP 1740822B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
space
pressure
control
common
coupling sleeve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
EP05716731A
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English (en)
French (fr)
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EP1740822A1 (de
Inventor
Friedrich Boecking
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1740822A1 publication Critical patent/EP1740822A1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/0603—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using piezoelectric or magnetostrictive operating means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/06—Other fuel injectors peculiar thereto

Definitions

  • the invention relates to a common rail injector having an injector housing, which has a fuel inlet, which communicates with a central high-pressure fuel source outside the injector and with a pressure chamber inside the injector in connection, from which, depending on the pressure in a control room with High-pressure fuel is injected into a combustion chamber of an internal combustion engine when a nozzle needle lifts from its seat, wherein the pressure in the control chamber by an actuator, in particular a piezoelectric actuator, is controlled directly.
  • an actuator in particular a piezoelectric actuator
  • an actuator in particular a piezoelectric actuator
  • a direct nozzle needle control Conventional common rail injectors with direct and not inverse control of the nozzle needle are complicated and require, especially in diameter, a relatively large amount of space.
  • a control of an injector is called, in which the nozzle needle lifts from its seat when the actuator, in particular the piezoelectric actuator, is energized.
  • a common rail injector with direct nozzle needle control is off US Pat. No. 6,520,423 B1 known.
  • the common rail injector comprises two series-connected control chambers, which are arranged in different housing parts of the injector and hydraulically connected to each other via a connecting line.
  • One control chamber is exposed to a piezoelectric actuator connected to the first booster piston and the other control chamber connected to a nozzle needle second booster piston.
  • the pressure generated by the piezoelectric actuator in the first control chamber is transmitted via the hydraulic connection to the second control chamber, which is exposed to a formed on the nozzle needle and acting in the opening direction of the pressure shoulder, so that the nozzle needle in the opposite direction to the movement of the piezoelectric actuator connected to the first booster piston moves while lifting off a nozzle needle seat.
  • Out JP 2002 221 117 is another common rail injector known in which also two in the axial direction one behind the other hydraulically connected control chambers are arranged.
  • the pressure of the first control chamber, on which acts a coupler piston of the piezoelectric actuator is transmitted via a hydraulic connection to the second control chamber, which is exposed to the nozzle needle with an acting in the opening direction of the pressure shoulder.
  • the object of the invention is a common rail injector with an injector housing, which has a fuel inlet, which communicates with a central fuel high source outside of the injector and a pressure chamber within the injector in connection, from the high-pressure fuel in response to the Pressure in a control chamber is injected into a combustion chamber of an internal combustion engine, when a nozzle needle lifts from its seat, wherein the pressure in the control chamber through an actuator, in particular a piezoelectric actuator, is directly controlled to create, which requires, especially in diameter, less space than conventional injectors.
  • an actuator in particular a piezoelectric actuator
  • both the actuator or an actuator head provided on the actuator and the first booster piston are in contact with the coupling sleeve, a volumetric expansion occurring when the actuator is energized is transmitted via the coupling sleeve to the first booster piston. A volume expansion of the actuator thus leads to an increase in pressure in the first control chamber.
  • a direct control of the pressure in the control chamber is understood to mean the generation of a pressure drop and / or a pressure rise in the control chamber as a consequence of a change in the volume of the actuator.
  • a preferred embodiment of the injector is characterized in that the first booster piston has a central through-hole through which the nozzle needle extends. As a result, both the first and second control chambers are bounded radially inward by the nozzle needle.
  • a further preferred embodiment of the injector is characterized in that the nozzle needle in the region of the first booster piston has at least one flattening, which creates a connection between the first and the second control chamber. Through this flow connection, a pressure equalization between the two control chambers along the nozzle needle is ensured.
  • a further preferred embodiment of the injector is characterized in that the first control chamber is bounded radially outwardly by a first spring-biased control chamber limiting sleeve, which is guided in a sealing manner on the first booster piston.
  • the space outside the first control chamber is preferably subjected to high pressure, that is, it communicates with the high-pressure fuel source outside the injector housing.
  • a further preferred embodiment of the injector is characterized in that the second control chamber is arranged in the axial direction between the first and the second booster piston, whose combustion chamber remote end face is subjected to high pressure. Thus, an increase in pressure in the second control chamber acts on the second booster piston.
  • Another preferred exemplary embodiment of the injector is characterized in that the second booster piston is supported within the coupling sleeve in the axial direction between the nozzle needle and an end of the coupling sleeve remote from the combustion chamber Nozzle spring is arranged to move back and forth.
  • the nozzle needle is located with its end remote from the combustion chamber in contact with the combustion chamber near the end face of the second booster piston.
  • a further preferred embodiment of the injector is characterized in that the second control chamber is bounded radially outwardly by a second spring-loaded control chamber limiting sleeve, which is guided in a sealing manner on the second booster piston.
  • the space outside the second control chamber is preferably subjected to high pressure, that is, it communicates with the high-pressure fuel source outside of the injector.
  • a further preferred embodiment of the injector is characterized in that the coupling sleeve has substantially the shape of a circular cylinder jacket which is closed at its end remote from the combustion chamber and open at its end close to the combustion chamber.
  • the actuator or attached to the actuator actuator head in plant At the combustion chamber remote end of the coupling sleeve is the actuator or attached to the actuator actuator head in plant.
  • the first booster piston At the end of the coupling sleeve close to the combustion chamber, the first booster piston is in contact. Through the open near the combustion chamber near the end of the coupling sleeve protrudes the combustion chamber remote end of the nozzle needle into the interior of the coupling sleeve, where the second booster piston is arranged.
  • a further preferred embodiment of the injector is characterized in that in the lateral surface of the coupling sleeve at least one through hole is provided, can pass through the highly pressurized fuel into the interior of the coupling sleeve. Through the through hole is achieved that the interior of the coupling sleeve communicates with the central fuel high pressure source outside of the injector. As a result, the combustion chamber remote end face of the second booster piston is subjected to high pressure.
  • the illustrated injector has a generally designated 1 injector.
  • the injector housing 1 comprises a nozzle body 2, which projects with its lower free end into the combustion chamber of the internal combustion engine to be supplied. With its upper, combustion chamber remote end face of the nozzle body 2 by means a clamping nut 3 braced axially against an injector 4.
  • an axial guide bore 6 is recessed.
  • a nozzle needle 8 is guided axially advanceable.
  • a sealing surface 10 is formed, which cooperates with a sealing seat or a sealing edge 11, which is formed on the nozzle body 2.
  • an injection hole 13 in the nozzle body 2 is closed. It can also be provided several injection holes through which the fuel is injected into the combustion chamber.
  • the nozzle needle 8 Starting from the tip 9, the nozzle needle 8 to a pressure chamber portion 15, to which a frustoconical widening portion 16 connects.
  • the pressure section 15 and the section 16, which may also be referred to as a pressure shoulder, are arranged in a pressure chamber 17, which is formed in the nozzle body 2.
  • a guide section 18 is formed on the nozzle needle 8, followed by a section with a flattening 20.
  • the flattening 20 creates a fluid connection along the nozzle needle 8 between a first, near the combustion chamber Control room 21 and a second, combustion chamber remote control room 22nd
  • the nozzle needle 8 extends through a through hole 23, which is recessed in a first booster piston 24.
  • the flattening 20 is arranged in the region of the first booster piston 24, wherein the extent of the flattening 20 in the axial direction is slightly larger than the corresponding extent of the first booster piston 24.
  • a collar 25 ' is formed, on which a biasing spring 27 is supported.
  • the biasing spring 27 is clamped between the collar 25 and the combustion chamber distal end of a first control chamber limiting sleeve 28.
  • a biting edge 29 is formed which is in contact with the nozzle body 2.
  • the first, close to the combustion chamber control chamber 21 is limited in the axial direction by the combustion chamber remote end face of the nozzle body 2 and the combustion chamber near the end face of the first booster piston 24. Radially inside the first control chamber 21 is limited by the nozzle needle 8. Radially outside the first control chamber 21 is limited by the first control chamber limiting sleeve 28.
  • the combustion chamber remote end 35 of the nozzle needle 8 is in contact with a second booster piston 30 having a collar 31. Between the collar 31 and the combustion chamber remote end face of a second control chamber limiting sleeve 33, a biasing spring 32 is clamped. At the end of the second control chamber limiting sleeve 33 close to the combustion chamber, a biting edge 34 is formed, which rests against the end face of the first booster piston 24 remote from the combustion chamber.
  • the second control chamber 22 is bounded in the axial direction by the end face of the first booster piston 24 remote from the combustion chamber and the end face of the second booster piston 30 near the combustion chamber. Radially inside the second control chamber 22 is limited by the nozzle needle 8. Radially outward, the second control chamber 22 is bounded by the second control chamber limiting sleeve 31.
  • the coupling sleeve 41 has substantially the shape of a circular cylinder jacket 43, which is closed at its combustion chamber remote end by the bottom 40.
  • the combustion chamber near the end of the coupling sleeve 41 is open and is located radially on the outside of the combustion chamber remote end face of the first booster piston 24 at.
  • the outer diameter of the coupling sleeve 41 corresponds to the outer diameter of the first booster piston 24 in the region of the collar 25.
  • the second booster piston 30, the nozzle spring 38, the second control chamber limiting sleeve 33 and the biasing spring 32 are arranged in the interior of the coupling sleeve 41.
  • the interior of the coupling sleeve 41 communicates via through holes 45 to 48 with a fuel inlet 50, which is provided in the injector 4. From the fuel inlet 50 high-pressure fuel passes into the interior of the injector body. 4
  • the interior of the injector 4 is connected via a connecting channel or pressure channel 54 which is recessed in the nozzle body 2, with the pressure chamber 17 in connection.
  • An arrow 56 indicates that high-pressure fuel passes from a central high-pressure fuel source (not shown), for example a common rail, into the fuel inlet 50.
  • the combustion chamber remote end face of the bottom 40 of the coupling sleeve 41 is the combustion chamber near the end face of a piezoelectric actuator 58 at.
  • the piezoelectric actuator 58 is in the state of the injector shown in the figure in the de-energized state.
  • the injector 58 When the injector 58 is energized, then it expands and presses on the combustion chamber remote end face of the bottom 40 of the coupling sleeve 41.
  • This pressure force is transmitted via the circular cylinder jacket 43 of the coupling sleeve 41 to the first booster piston 24 and leads to an increase in pressure in the first control chamber 21st
  • This pressure increase is transmitted via the flattening 20 on the nozzle needle 8 in the second control chamber 22. Due to the pressure increase in the second control chamber 22, the second booster piston 30 against the biasing force of the nozzle spring 38 from Moving combustion chamber away, so that the nozzle needle 8 lifts off with its tip 9 from the sealing seat 11 due to the high pressure in the pressure chamber 17, which acts on the pressure shoulder 16.
  • the lifting of the nozzle needle 8 is not only against the biasing force of the nozzle spring 38, but also against the force acting on the combustion chamber remote end face of the second booster piston 30 high pressure. If the piezoelectric actuator 58 is relieved, then the nozzle needle 8 closes.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Common-Rail-Injektor mit einem Injektorgehäuse, das einen Kraftstoffzulauf aufweist, der mit einer zentralen Kraftstoffhochdruckquelle außerhalb des Injektorgehäuses und mit einem Druckraum innerhalb des Injektorgehäuses in Verbindung steht, aus dem, in Abhängigkeit von dem Druck in einem Steuerraum, mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird, wenn eine Düsennadel von ihrem Sitz abhebt, wobei der Druck in dem Steuerraum durch einen Aktor, insbesondere einen Piezoaktor, direkt gesteuert wird.
    • Stand der Technik
  • Wenn der Druck in dem Steuerraum durch einen Aktor, insbesondere einen Piezoaktor, gesteuert wird, spricht man auch von einer direkten Düsennadelsteuerung. Herkömmliche Common-Rail-Injektoren mit direkter und nicht inverser Ansteuerung der Düsennadel sind kompliziert aufgebaut und benötigen, insbesondere im Durchmesser, relativ viel Bauraum. Als nicht inverse Ansteuerung wird eine Ansteuerung eines Injektors bezeichnet, bei der die Düsennadel von ihrem Sitz abhebt, wenn der Aktor, insbesondere der Piezoaktor, bestromt wird.
  • Ein Common-Rail-Injektor mit direkter Düsenadelsteuerung ist aus US 6 520 423 B1 bekannt. Der Common-Rail-Injektor umfasst zwei in Reihe hintereinander geschaltete Steuerräume, die in unterschiedlichen Gehäuseteilen des Injektorgehäuses angeordnet und über eine Verbindungsleitung hydraulisch miteinander verbunden sind. Dem einen Steuerraum ist ein mit einem Piezoaktor verbundener erster Übersetzerkolben und dem andern Steuerraum ein mit einer Düsenadel verbundener zweiter Übersetzerkolben ausgesetzt. Der vom Piezoaktor erzeugte Druck im ersten Steuerraum wird über die hydraulische Verbindung auf den zweiten Steuerraum übertragen, dem eine an der Düsennadel ausgebildete und in Öffnungsrichtung wirkende Druckschulter ausgesetzt ist, so dass sich die Düsennadel in entgegengesetzter Richtung zur Bewegung des mit dem Piezoaktors verbundenen ersten Übersetzerkolbens bewegt und dabei von einem Düsennadelsitz abhebt.
  • Aus JP 2002 221 117 ist ein weiterer Common-Rail-Injektor bekannt, bei dem ebenfalls zwei in axialer Richtung hintereinander liegende hydraulisch verbundene Steuerräume angeordnet sind. Der Druck des ersten Steuerraums, auf den ein Kopplerkolben des Piezoaktors wirkt, wird über eine hydraulische Verbindung auf den zweiten Steuerraum übertragen, dem die Düsennadel mit einer in Öffnungsrichtung wirkenden Druckschulter ausgesetzt ist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen Common-Rail-Injektor mit einem Injektorgehäuse, das einen Kraftstoffzulauf aufweist, der mit einer zentralen Kraftstoffhochquelle außerhalb des Injektorgehäuses und mit einem Druckraum innerhalb des Injektorgehäuses in Verbindung steht, aus dem mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff in Abhängigkeit von dem Druck in einem Steuerraum in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird, wenn eine Düsennadel von ihrem Sitz abhebt, wobei der Druck in dem Steuerraum durch einen Aktor, insbesondere einen Piezoaktor, direkt gesteuert wird, zu schaffen, der, insbesondere im Durchmesser, weniger Bauraum benötigt als herkömmliche Injektoren.
    • Darstellung der Erfindung
  • Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Durch die Anordnung einer Koppelhülse zwischen dem Aktor und einem ersten Übersetzerkolben, dessen brennraumnahe Stirnfläche den ersten Steuerraum und dessen brennraumferne Stirnfläche den zweiten Steuerraum in axialer Richtung begrenzt, wird die bei einer nicht inversen Ansteuerung erforderliche Kraftumkehr schlanker realisiert als bei herkömmlichen Injektoren.
  • Da sich sowohl der Aktor beziehungsweise ein an dem Aktor vorgesehener Aktorkopf als auch der erste Übersetzerkolben an der Koppelhülse in Anlage befinden, wird eine bei einer Bestromung des Aktors auftretende Volumenausdehnung über die Koppelhülse auf den ersten Übersetzerkolben übertragen. Eine Volumenausdehnung des Aktors führt somit zu einer Druckerhöhung in dem ersten Steuerraum.
  • Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter einem direkten Steuern des Drucks in dem Steuerraum das Erzeugen eines Druckabfalls und/oder eines Druckanstiegs in dem Steuerraum infolge einer Volumenänderung des Aktors verstanden.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Injektors ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Übersetzerkolben ein zentrales Durchgangsloch aufweist, durch das sich die Düsennadel erstreckt. Demzufolge werden sowohl der erste als auch der zweite Steuerraum radial innen von der Düsennadel begrenzt.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Injektors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Düsennadel im Bereich des ersten Übersetzerkolbens mindestens eine Abflachung aufweist, die eine Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Steuerraum schafft. Durch diese Strömungsverbindung wird ein Druckausgleich zwischen den beiden Steuerräumen entlang der Düsennadel gewährleistet.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Injektors ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Steuerraum radial außen durch eine erste federvorgespannte Steuerraumbegrenzungshülse begrenzt wird, die in abdichtender Weise an dem ersten Übersetzerkolben geführt ist. Der Raum außerhalb des ersten Steuerraums ist vorzugsweise mit Hochdruck beaufschlagt, das heißt, er steht mit der Kraftstoffhochdruckquelle außerhalb des Injektorgehäuses in Verbindung.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Injektors ist dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Steuerraum in axialer Richtung zwischen dem ersten und dem zweiten Übersetzerkolben angeordnet ist, dessen brennraumferne Stirnfläche mit Hochdruck beaufschlagt ist. Somit wirkt eine Druckerhöhung in dem zweiten Steuerraum auf den zweiten Übersetzerkolben.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Injektors ist dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Übersetzerkolben innerhalb der Koppelhülse in axialer Richtung zwischen der Düsennadel und einer am brennraumfernen Ende der Koppelhülse abgestützten Düsenfeder hin und her bewegbar angeordnet ist. Die Düsennadel befindet sich mit ihrem brennraumfernen Ende in Anlage an der brennraumnahen Stirnfläche des zweiten Übersetzerkolbens. Wenn der Druck in dem zweiten Steuerraum aufgrund einer Volumenausdehnung des Aktors zunimmt, dann bewegt sich der zweite Übersetzerkolben entgegen der Vorspannkraft der Düsenfeder vom Brennraum weg, so dass die Düsennadel infolge des Drucks in dem Druckraum und der daraus resultierenden Druckkräfte von ihrem Sitz abhebt. Dann wird Kraftstoff aus dem Druckraum in den Brennraum eingespritzt.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Injektors ist dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Steuerraum radial außen durch eine zweite federvorgespannte Steuerraumbegrenzungshülse begrenzt wird, die in abdichtender Weise an dem zweiten Übersetzerkolben geführt ist. Der Raum außerhalb des zweiten Steuerraums ist vorzugsweise mit Hochdruck beaufschlagt, das heißt, er steht mit der Kraftstoffhochdruckquelle außerhalb des Injektorgehäuses in Verbindung.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Injektors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelhülse im Wesentlichen die Gestalt eines Kreiszylindermantels aufweist, der an seinem brennraumfernen Ende geschlossen und an seinem brennraumnahen Ende offen ist. An dem brennraumfernen Ende der Koppelhülse befindet sich der Aktor oder ein an dem Aktor angebrachter Aktorkopf in Anlage. An dem brennraumnahen Ende der Koppelhülse befindet sich der erste Übersetzerkolben in Anlage. Durch das offene brennraumnahe Ende der Koppelhülse ragt das brennraumferne Ende der Düsennadel in das Innere der Koppelhülse, wo der zweite Übersetzerkolben angeordnet ist.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Injektors ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Mantelfläche der Koppelhülse mindestens ein Durchgangsloch vorgesehen ist, durch das mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff in das Innere der Koppelhülse gelangen kann. Durch das Durchgangsloch wird erreicht, dass der Innenraum der Koppelhülse mit der zentralen Kraftstoffhochdruckquelle außerhalb des Injektorgehäuses in Verbindung steht. Dadurch wird die brennraumferne Stirnfläche des zweiten Übersetzerkolbens mit Hochdruck beaufschlagt.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist.
    • Darstellung des Ausführungsbeispiels
  • In der beiliegenden Figur ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Common-Rail-Injektors im Längsschnitt dargestellt. Der dargestellte 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 der zu versorgenden Brennkraftmaschine ragt. Mit seiner oberen, brennraumfernen Stirnfläche ist der Düsenkörper 2 mittels einer Spannmutter 3 axial gegen einen Injektorkörper 4 verspannt.
  • In dem Düsenkörper 2 ist eine axiale Führungsbohrung 6 ausgespart. In der Führungsbohrung 6 ist eine Düsennadel 8 axial vorschiebbar geführt. An der Spitze 9 der Düsennadel 8 ist eine Dichtfläche 10 ausgebildet, die mit einem Dichtsitz beziehungsweise einer Dichtkante 11 zusammenwirkt, der beziehungsweise die an dem Düsenkörper 2 ausgebildet ist. Wenn sich die Spitze 9 der Düsennadel 8 mit ihrer Dichtfläche 10 in Anlage an dem Dichtsitz 11 befindet, ist ein Spritzloch 13 in dem Düsenkörper 2 verschlossen. Es können auch mehrere Spritzlöcher vorgesehen sein, durch die der Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt wird. Wenn die Düsennadelspitze 9 von ihrem Sitz abhebt, dann wird mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff durch das Spritzloch 13 in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt.
  • Ausgehend von der Spitze 9 weist die Düsennadel 8 einen Druckraumabschnitt 15 auf, an den sich ein sich kegelstumpfartig erweiternder Abschnitt 16 anschließt. Der Druckabschnitt 15 und der Abschnitt 16, der auch als Druckschulter bezeichnet werden kann, sind in einem Druckraum 17 angeordnet, der in dem Düsenkörper 2 ausgebildet ist.
  • Im Anschluss an den Abschnitt 16 ist an der Düsennadel 8 ein Führungsabschnitt 18 ausgebildet, auf den ein Abschnitt mit einer Abflachung 20 folgt. Die Abflachung 20 schafft eine Fluidverbindung entlang der Düsennadel 8 zwischen einem ersten, brennraumnahen Steuerraum 21 und einem zweiten, brennraumfernen Steuerraum 22.
  • Die Düsennadel 8 erstreckt sich durch ein Durchgangsloch 23, das in einem ersten Übersetzerkolben 24 ausgespart ist. Die Abflachung 20 ist im Bereich des ersten Übersetzerkolbens 24 angeordnet, wobei die Ausdehnung der Abflachung 20 in axialer Richtung etwas größer als die entsprechende Ausdehnung des ersten Übersetzerkolbens 24 ist.
  • An dem brennraumfernen Ende des ersten Übersetzerkolbens 24 ist ein Bund 25'ausgebildet, an dem sich eine Vorspannfeder 27 abstützt. Die Vorspannfeder 27 ist zwischen dem Bund 25 und dem brennraumfernen Ende einer ersten Steuerraumbegrenzungshülse 28 eingespannt. An dem brennraumnahen Ende der ersten Steuerraumbegrenzungshülse 28 ist eine Beißkante 29 ausgebildet, die sich in Anlage an dem Düsenkörper 2 befindet.
  • Der erste, brennraumnahe Steuerraum 21 wird in axialer Richtung durch die brennraumferne Stirnfläche des Düsenkörpers 2 und die brennraumnahe Stirnfläche des ersten Übersetzerkolbens 24 begrenzt. Radial innen wird der erste Steuerraum 21 durch die Düsennadel 8 begrenzt. Radial außen wird der erste Steuerraum 21 durch die erste Steuerraumbegrenzungshülse 28 begrenzt.
  • Das brennraumferne Ende 35 der Düsennadel 8 befindet sich in Anlage an einem zweiten Übersetzerkolben 30, der einen Bund 31 aufweist. Zwischen dem Bund 31 und der brennraumfernen Stirnfläche einer zweiten Steuerraumbegrenzungshülse 33 ist eine Vorspannfeder 32 eingespannt. An dem brennraumnahen Ende der zweiten Steuerraumbegrenzungshülse 33 ist eine Beißkante 34 ausgebildet, die an der brennraumfernen Stirnfläche des ersten Übersetzerkolbens 24 anliegt.
  • Der zweite Steuerraum 22 wird in axialer Richtung durch die brennraumferne Stirnfläche des ersten Übersetzerkolbens 24 und die brennraumnahe Stirnfläche des zweiten Übersetzerkolbens 30 begrenzt. Radial innen wird der zweite Steuerraum 22 durch die Düsennadel 8 begrenzt. Radial außen wird der zweite Steuerraum 22 durch die zweiten Steuerraumbegrenzungshülse 31 begrenzt.
  • Zwischen der brennraumfernen Stirnseite des zweiten Übersetzerkolbens 30 und einem Boden 40 einer Koppelhülse 41 ist eine Düsenfeder 38 eingespannt, durch welche die Düsennadel 8 mit ihrer Spitze 9 in Anlage an dem Dichtsitz 11 gehalten wird. Die Koppelhülse 41 hat im Wesentlichen die Gestalt eines Kreiszylindermantels 43, der an seinem brennraumfernen Ende durch den Boden 40 verschlossen ist. Das brennraumnahe Ende der Koppelhülse 41 ist offen und liegt radial außen an der brennraumfernen Stirnfläche des ersten Übersetzerkolbens 24 an.
  • Der Außendurchmesser der Koppelhülse 41 entspricht dem Außendurchmesser des ersten Übersetzerkolbens 24 im Bereich des Bundes 25. Der zweite Übersetzerkolben 30, die Düsenfeder 38, die zweite Steuerraumbegrenzungshülse 33 und die Vorspannfeder 32 sind im Inneren der Koppelhülse 41 angeordnet.
  • Das Innere der Koppelhülse 41 steht über Durchgangslöcher 45 bis 48 mit einem Kraftstoffzulauf 50 in Verbindung, der in dem Injektorgehäuse 4 vorgesehen ist. Von dem Kraftstoffzulauf 50 gelangt mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff in den Innenraum des Injektorkörpers 4.
  • Der Innenraum des Injektorkörpers 4 steht über einen Verbindungskanal oder Druckkanal 54, der in dem Düsenkörper 2 ausgespart ist, mit dem Druckraum 17 in Verbindung. Durch einen Pfeil 56 ist angedeutet, dass mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff von einer (nicht dargestellten) zentralen Kraftstoffhochdruckquelle, zum Beispiel einem Common-Rail, in den Kraftstoffzulauf 50 gelangt.
  • An der brennraumfernen Stirnfläche des Bodens 40 der Koppelhülse 41 liegt die brennraumnahe Stirnfläche eines Piezoaktors 58 an. Der Piezoaktor 58 befindet sich in dem in der Figur dargestellten Zustand des Injektors in unbestromtem Zustand. Wenn der Injektor 58 bestromt wird, dann dehnt er sich aus und drückt auf die brennraumferne Stirnfläche des Bodens 40 der Koppelhülse 41. Diese Druckkraft wird über den Kreiszylindermantel 43 der Koppelhülse 41 auf den ersten Übersetzerkolben 24 übertragen und führt zu einer Druckerhöhung in dem ersten Steuerraum 21.
  • Diese Druckerhöhung wird über die Abflachung 20 an der Düsennadel 8 in den zweiten Steuerraum 22 übertragen. Durch die Druckerhöhung in dem zweiten Steuerraum 22 wird der zweite Übersetzerkolben 30 entgegen der Vorspannkraft der Düsenfeder 38 vom Brennraum weg bewegt, so dass die Düsennadel 8 infolge des Hochdrucks in dem Druckraum 17, der auf die Druckschulter 16 wirkt, mit ihrer Spitze 9 vom dem Dichtsitz 11 abhebt. Das Abheben der Düsennadel 8 erfolgt nicht nur gegen den die Vorspannkraft der Düsenfeder 38, sondern auch gegen den auf die brennraumferne Stirnseite des zweiten Übersetzerkolbens 30 wirkenden Hochdruck. Wenn der Piezoaktor 58 entlastet wird, dann schließt die Düsennadel 8.

Claims (9)

  1. Common-Rail-Injektor mit einem Injektorgehäuse (1), das einen Kraftstoffzulauf (50) aufweist, der mit einer zentralen Kraftstoffhochdruckquelle außerhalb des Injektorgehäuses (1) und mit einem Druckraum (17) innerhalb des Injektorgehäuses in Verbindung steht, aus dem, in Abhängigkeit von dem Druck in einem Steuerraum (21), mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird, wenn eine Düsennadel (8) von ihrem Sitz (11) abhebt, wobei der Druck in dem Steuerraum (21) durch einen Aktor (58), insbesondere einen Piezoaktor, direkt gesteuert wird, wobei ein weiterer, zweiter, Steuerraum (22) in Reihe zu dem ersten Steuerraum (21) geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Koppelhülse (41) zwischen dem Aktor (58) und einem ersten Übersetzerkolben (24) angeordnet ist, dessen brennraumnahe Stirnfläche den ersten Steuerraum (21) und dessen brennraumferne Stirnfläche den zweiten Steuerraum (22) in axialer Richtung begrenzt.
  2. Common-Rail-Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Übersetzerkolben (24) ein zentrales Durchgangsloch (23) aufweist, durch das sich die Düsennadel (8) erstreckt.
  3. Common-Rail-Injektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsennadel (8) im Bereich des ersten Übersetzerkolbens (24) mindestens eine Abflachung (20) aufweist, die eine Verbindung zwischen dem ersten (21) und dem zweiten (22) Steuerraum schafft.
  4. Common-Rail-Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Steuerraum (21) radial außen durch eine erste federvorgespannte Steuerraumbegrenzungshülse (28) begrenzt wird, die in abdichtender Weise an dem ersten Übersetzerkolben (24) geführt ist.
  5. Common-Rail-Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Steuerraum (22) in axialer Richtung zwischen dem ersten (24) und einem zweiten Übersetzerkolben (30) angeordnet ist, dessen brennraumferne Stirnfläche mit Hochdruck beaufschlagt ist.
  6. Common-Rail-Injektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Übersetzerkolben (30) innerhalb der Koppelhülse (41) in axialer Richtung zwischen der Düsennadel (8) und einer am brennraumfernen Ende der Koppelhülse (41) abgestützten Düsenfeder (38) hin und her bewegbar angeordnet ist.
  7. Common-Rail-Injektor nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Steuerraum (22) radial außen durch eine zweite federvorgespannte Steuerraumbegrenzungshülse (33) begrenzt wird, die in abdichtender Weise an dem zweiten Übersetzerkolben (30) geführt ist.
  8. Common-Rail-Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelhülse (41) im Wesentlichen die Gestalt eines Kreiszylindermantels (43) aufweist, der an seinem brennraumfernen Ende (40) geschlossen und an seinem brennraumnahen Ende offen ist.
  9. Common-Rail-Injektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mantelfläche (43) der Koppelhülse (41) mindestens ein Durchgangsloch (45-48) vorgesehen ist, durch das mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff in das Innere der Koppelhülse (41) gelangt.
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