-
Die
Erfindung geht von einer Kraftstoff-Düse mit einer Düseneinheit
aus, an deren Düsenspitze wenigstens
ein für
den Kraftstoffaustritt steuerbares Spritzloch angeordnet ist, beziehungsweise
von einem Kraftstoffinjektor nach der Gattung der nebengeordnete
Ansprüche
1 und 13. Es ist schon bekannt, dass bei Einspritzdüsen beziehungsweise
Kraftstoffinjektoren für
Einspritzsysteme von Brennkraftmaschinen der Kraftstoffaustritt über mehrere
Spritzlöcher
gesteuert wird, die an der Düsenspitze
angeordnet sind. Insbesondere bei Einspritzdüsen oder Injektoren heutiger
Generation, wie sie beispielsweise für ein Common Rail Einspritzsystem
verwendet werden, wird der Kraftstoffzulauf zu den Spritzlöchern durch
eine zentral angeordnete Düsennadel
gesteuert, die von einer Antriebseinheit betätigt wird. Die Düsennadel
wird in der nicht angesteuerten Phase mit Federkraft und/oder hydraulisch
mit hoher Druckkraft gegen ihren Ventilsitz gepresst, der im unteren Teil
der Einsspritzdüse
angeordnet ist. Dadurch werden alle Spritzlöcher verschlossen, da sie – in Flussrichtung
des Kraftstoffs gesehen – hinter
dem Ventilsitz angeordnet sind. Bei Ansteuerung wird die Düsennadel
insbesondere durch hydraulische Druckübertragung von ihrem Ventilsitz
abgehoben. Dadurch werden alle Spritzlöcher gleichzeitig freigegeben,
so dass der Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine
eingespritzt werden kann.
-
Bekannt
sind des Weiteren sogenannte Registerdüsen, die mit in zwei Reihen übereinander
liegenden Spritzlöchern
ausgebildet sind. Die beiden Düsennadeln
sind in der Regel koaxial zueinander angeordnet und steuern die
beiden Spritzlochreihen nacheinander an. Für die beiden Düsennadeln
sind im unteren Teil des Düsenkörpers entsprechende Ventilsitze
ausgebildet, wobei jedem Ventilsitz eine Lochreihe zugeordnet ist.
Bei An steuerung einer Düsennadel
wird somit die jeweils zugeordnete Lochreihe für den Kraftstoffaustritt freigegeben.
Allerdings sind bei dieser konstruktiven Anordnung der Düsennadeln
hohe hydraulische Kräfte
zu überwinden,
um die Düsennadeln
von ihrem Ventilsitz abzuheben. Diese können bei einem Common Rail
Einspritzsystem mehrere kN betragen. Daher wird häufig in
den Kraftstoffinjektor zusätzlich
ein Servoventil eingebaut, für
das eine geringere Steuerkraft benötigt wird.
-
Ein
weiteres Problem besteht auch darin, dass bei geschlossenen Spritzlöchern auf
die Düsennadel
hohe Schließkräfte einwirken
müssen,
da für die
relativ große
Dichtfläche
der Düsennadel
eine bestimmte minimale Flächenpressung
aufzubringen ist, damit die Spritzlöcher in der Düse auch
bei hohem Systemdruck zuverlässig
abgedichtet wird.
-
Die
hohen Schließkräfte werden
in der Regel durch Federkraft mit hydraulischer Unterstützung erzeugt.
Diese Kräfte
wirken dann direkt oder indirekt über ein Servoventil mit Steuerkolben
auf eine oder zwei Düsennadeln,
die als Schließorgane
wirksam werden und die Spritzlöcher
entsprechend schließen oder öffnen.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, bei einer Kraftstoff-Düse beziehungsweise
bei einem Kraftstoffinjektor die Steuerung der Spritzlöcher zu verbessern.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen der nebengeordneten
Ansprüche 1
und 13 gelöst.
-
Bei
der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Düse beziehungsweise
dem Kraftstoffinjektor mit den Merkmalen der nebengeordneten Ansprüche 1 und 13
ist ein Schließorgan
vorgesehen, das für
jedes Spritzloch mit einem steuerbaren Schließkörper ausgebildet ist. Der Schließkörper weist
an seinem dem Spritzloch zugewandten Ende eine Dichtfläche auf, mit
der das zugeordnete Spritzloch abdichtend geschlossen oder geöffnet werden
kann. Als besonders vorteilhaft wird angesehen, dass die aufzubrin genden
Kräfte
zum Öffnen
oder Schließen
der Spritzlöcher
um Größenordnungen
niedriger sind als bei bekannten Kraftstoff-Düsen.
Das liegt daran, dass die Dichtfläche eines Schließkörpers sehr
klein ausgebildet ist, da die Spritzlöcher einen Durchmesser aufweisen,
der weitaus kleiner als ein Millimeter ist. Diese kleine Dichtfläche benötigt im
Vergleich zu einer Dichtfläche
einer bekannten Düsennadel
nur sehr geringe Schließkräfte, die
im Bereich von einigen Newton liegen, während sie bei der bekannten
Düsennadel
bis zu mehreren 1000 Newton sein können. Wegen der sehr niedrigen
Kräfte
eignet sich die erfindungsgemäße Lösung insbesondere
für eine
direkte Steuerung der Spritzlöcher.
Ein weiterer Vorteil wird auch darin gesehen, dass der erfindungsgemäße Kraftstoffinjektor
sehr viel einfacher konstruiert und gefertigt werden kann, da u.
a. auf ein kompliziertes und verschleißträchtiges Servoventil verzichtet
werden kann.
-
Durch
die in den abhängigen
Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den
nebengeordneten Ansprüche
1 und 13 angegebenen Kraftstoff-Düse beziehungsweise dem Kraftstoffinjektor gegeben.
Eine besonders vorteilhafte Lösung
wird darin gesehen, dass der Schließkörper einen zylinderförmigen Schaft
aufweist, an dessen unterer Stirnfläche vorzugsweise eine kegelförmige Dichtfläche ausgebildet
ist. Durch einfaches Aufsetzen der Dichtfläche auf einen Dichtsitz eines
Spritzloches kann dieses somit sicher geschlossen beziehungsweise
durch Abheben der kegelförmigen
Dichtfläche vom
Spritzloch wieder geöffnet
werden. Die ausgebildete Kegelfläche
ist dabei besonders günstig,
da sie auf einfache Weise eine sichere Zentrierung und Führung des
Schließkörpers im
Spritzloch gewährleistet.
-
Eine
besonders günstige
Lösung
wird auch darin gesehen, dass der Durchmesser des Schließkörpers auf
den Durchmesser des zu schließenden Spritzloches
abgestimmt ist. Da die einzelnen Spritzlöcher durchaus mit unterschiedlichen
Durchmessern aus gebildet sein können,
kann der Schließkörper auf
einfache Weise optimal angepasst werden.
-
Zur
sicheren Führung
eines Schließkörpers ist
ein Führungselement
vorgesehen, das eine entsprechend ausgebildete Bohrung aufweist.
Durch die Führung
in der Führungsbohrung
kann der Schließkörper sehr
dünn ausgebildet
werden, ohne dass die Gefahr besteht, dass der Schließkörper beim
Schließen
des Spritzloches abknickt oder bricht.
-
Zum
sicheren Schließen
des Spritzloches ist vorgesehen, dass die Führungsbohrung in dem Führungselement
derart ausgeführt
ist, dass die kegelförmige
Dichtfläche
des Schließkörpers in
axialer Richtung auf einem Dichtsitz des Spritzloches aufliegt und/oder
wenigstens teilweise in das Spritzloch eintaucht.
-
Um
die einzelnen Spritzlöcher
individuell steuern zu können,
ist vorgesehen, dass in dem Führungselement
eine zu jedem Spritzloch korrespondierende Führungsbohrung angeordnet ist.
Die Führungsbohrungen
sind dabei in Verlängerung
zum Spritzloch ausgerichtet, so dass die einzelnen Schließkörper mit
ihren Dichtflächen
exakt auf die korrespondierenden Dichtflächen der Spritzlöcher geführt werden,
um die Spritzlöcher
zuverlässig
abzudichten.
-
Da
der Durchmesser des Schließkörpers sehr
dünn ist,
wird der Schließkörper in
vorteilhafter Weise als flexible Faser ausgebildet. Als geeignetes Material
wird vorzugsweise eine Glas- oder Metallfaser verwendet, die eine
entsprechende Knickfestigkeit aufweist, um die notwendigen Druckkräfte auf den
Dichtsitz des Spritzloches übertragen
zu können. Andererseits
können
die Fasern durch die flexible Ausführung in einem Bogen zu den
Spritzlöchern
geführt
werden und dadurch exakt auf die Spritzlöcher ausgerichtet werden.
-
Fertigungstechnisch
wird ein weiterer Vorteil darin gesehen, wenn der Schließkörper beispielsweise
als separater Körper
in Form einer Kegelspitze oder Kugelkalotte gefertigt wird. Er wird
dann mit dem unteren Ende der Faser verbunden. Der Schließkörper wird
dicker ausgeführt
als der Durchmesser der Faser oder der Durchmesser des Spritzloches,
so dass er besser und einfacher an das Spritzloch angepasst werden
kann.
-
Zur
gleichzeitigen Steuerung mehrerer Spritzlöcher ist vorgesehen, mehrere
flexible Fasern als Faserbündel
zusammenzufassen und diese mit ihrem freien Ende auf einer gemeinsamen
Antriebsplatte zu verankern. Die Antriebsplatte wird dann von einem
Antriebselement betätigt,
um die gewünschten Spritzlöcher zu öffnen oder
zu schließen.
-
Um
die einzuspritzende Kraftstoffmenge exakt an die jeweiligen Anforderungen
anpassen zu können,
ist vorgesehen, die Schließkörper einzeln und/oder
zu mehreren parallel anzusteuern und somit eine entsprechende Anzahl
von Spritzlöchern
zu öffnen
oder zu schließen.
Als besonders vorteilhaft wird dabei eine direkte Steuerung angesehen,
da nur geringe Steuerkräfte
benötigt
werden.
-
In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die flexiblen
Fasern auf mehrere Antriebsplatten verteilt verankert sind. Die
Antriebsplatten können
dann mit einem oder mehreren Antriebsmodulen entweder hintereinander
durchgeschaltet oder unabhängig
voneinander betätigt
werden.
-
Um
zu gewährleisten,
dass der Verlauf der Führungsbohrungen
in dem Führungselement
exakt auf die Spritzlöcher
ausgerichtet sind, ist vorgesehen, die Spritzlöcher mit den Führungsbohrungen
in einem gemeinsamen Arbeitsgang, beispielsweise mit einem Erodierverfahren
herzustellen.
-
Von
Vorteil ist des Weiteren, dass auch mehrere kleine Antriebselemente
in dem Kraftstoffinjektor eingebaut werden können, so dass eine individuelle Steuerung
der Schließkörper beziehungsweise
der Spritzlöcher
erleichtert wird.
-
Mehrere
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden
Beschreibung näher
erläutert.
-
1a zeigt
ausschnittsweise ein Schnittbild einer erfindungsgemäßen Kraftstoff-Düse,
-
1b zeigt
ausschnittsweise ein Spritzloch mit einem Verschlusskörper auf
einer Faser,
-
2 zeigt
ein Schnittbild mit einem Spritzloch und einem Schließkörper,
-
3 zeigt
ausschnittsweise einen erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor und
-
4 zeigt
in schematischer Darstellung zwei Antriebsplatten mit zwei Faserbündeln.
-
1a zeigt
einen Ausschnitt von einer erfindungsgemäßen Kraftstoff-Düse 1.
Die Kraftstoff-Düse 1 ist
Teil eines Kraftstoffinjektors, der beispielsweise in einem Common
Rail Einspritzsystem zur Einspritzung von Benzin oder Diesel in
den Brennraum einer Brennkraftmaschine Verwendung findet.
-
Aus Übersichtsgründen ist
in 1a lediglich ein unterer Teil einer Düsenspitze 7 eines
Düsengehäuses 1 der
Kraftstoff-Düse
mit einem Schließorgan 10 abgebildet.
An der Düsenspitze 7 sind
in der Regel mehrere Spritzlöcher 5 ausgebildet,
die ringförmig
am Umfang verteilt angeordnet sind. Je nach Anforderungsbedingungen
und in Abhängigkeit
von der einzuspritzenden Kraftstoffmenge können die Spritzlöcher 5 den
gleichen oder unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Zur Einspritzung
von kleinsten Kraftstoffmengen kann der Durch messer eines Spritzloches 5 beispielsweise
d1 <= 0,1 mm betragen.
Kleinste Einspritzmengen werden beispielsweise bei einer Mehrfacheinspritzung,
insbesondere bei einer Voreinspritzung verwendet. Die Spritzlöcher 5 können zum
Beispiel in zwei Gruppen oder Reihen zusammengefasst werden, wobei
eine Gruppe die kleineren und die andere Gruppe dann die größeren Spritzlöcher 5 aufweist.
Mit einer derartigen selektiven Anordnung und einer entsprechenden
Ansteuerung der Gruppen wie selektiv, hintereinander oder parallel
können
für jeden
Spritzimpuls nahezu beliebige Einspritzmengen gesteuert werden.
-
In
einem Innenraum 11 des Düsengehäuses 1 ist das Schließorgan 10 angeordnet.
Es weist einen Führungskörper 3 auf,
der im unteren Teil des Düsengehäuses 1 verdrehsicher
fixiert ist. Er ist zum Beispiel formschlüssig mit dem Düsengehäuse 1 verbunden
oder wird mittels einer Federkraft F gegen den Boden des Düsengehäuses 1 gepresst.
Der Führungskörper 3 ist
mit einer Bohrung 8 ausgebildet, über die Kraftstoff, der sich
unter hohem Druck, zum Beispiel bis zu 2000 bar im Innenraum 11 befindet,
in einen unteren Hohlraum 12 gelangen kann. Der Hohlraum 12 ist
mit den einzelnen Spritzlöchern 5 verbunden,
so dass der Kraftstoff bis an die Spritzlöcher 5 gelangt.
-
Der
Führungskörper 3 weist
mehrere Führungsbohrungen 9 auf.
Für jedes
Spritzloch 5 ist eine separate Führungsbohrung 9 vorgesehen.
Das untere Ende der einzelnen Führungsbohrungen 9 ist
jeweils auf ein Spritzloch 5 gerichtet und besitzt die gleiche
Mittelachse wie das Spritzloch 5 und bildet somit ohne
Abwinkelung eine Verlängerung
zum Spritzloch 5. Der Durchmesser d2 der Führungsbohrung 9 ist
vorzugsweise größer ausgebildet,
als der Durchmesser d1 des Spritzloches 5. Da der Durchmesser
d1 des Spritzloches 5 in der Größenordnung von 0,1mm sein kann,
ist der Durchmesser d2 der Führungsbohrung
zwar größer, aber
ebenfalls verhältnismäßig gering.
-
In
alternativer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, die Bohrungen 9 des
Führungskörpers 3 an
die jeweilige Größe der zugeordneten Spritzlöcher 5 anzupassen.
-
1b zeigt
eine weitere alternative Lösung der
Erfindung. Gemäß 1b ist
am unteren Enden der Faser 4 ein Schließkörper 4a angeordnet.
Der Schließkörper 4a ist
beispielsweise als Kegelspitze oder Kugelkalotte ausgebildet. Der
Schließkörper 4a ist
bezüglich
seines Durchmessers dicker ausgebildet als der Durchmesser d3 der
Faser 4 und/oder der Durchmesser d1 des Spritzloches 5.
Es erscheint vorteilhaft, wenn der Schließkörper 4a nach dem Einführen der
Faser 4 in das Führungselement 3 auf
das untere Ende der Faser 4 fest aufgebracht wird, zum Beispiel ähnlich wie
eine Pfeilspitze durch Schweißen,
Kleben, Stauchen oder dergleichen. Mit dem Schließkörper 4a wird
dann das Spritzloch 5 abgedichtet.
-
Die
Führungsbohrungen 9 sind
im Führungskörper 3 so
verteilt angeordnet, dass sie möglichst vertikal
an der oberen Stirnfläche
des Führungskörpers 3 austreten.
Die Führungsbohrungen 9 sind
bogenförmig
durch den Führungskörper 3 gefertigt,
damit ihr unteres Ende mit dem zugeordneten Spritzloch 5 fluchtet.
-
Um
eine exakte Ausrichtung und ein bestmögliches Fluchten zwischen den
Führungsbohrungen 9 und
den Spritzlöchern 5 zu
erreichen, ist vorgesehen, die Spritzlöcher 5 gemeinsam mit
den Führungsbohrungen 9,
beispielsweise mit einem Erodierverfahren im gleichen Arbeitsgang
zu fertigen.
-
In
den Bohrungen 9 des Führungsköpers 3 sind
zylinderförmige
Schließkörper 4 axial
verschiebbar gelagert. Die Schließkörper sind wegen ihres geringen
Durchmessers flexible ausgebildet und können als Glasfaser, Stahlfaser
oder einem entsprechenden anderen Material gefertigt sein. Da die
Führungsbohrungen
bogenförmig
ausgebildet sind, müssen
die Fasern 4 an die Biegungen so angepasst sein, dass sie
weder knicken, brechen oder verschleißen.
-
Am
unteren Ende (untere Stirnfläche)
des Schließkörpers 4,
das dem Spritzloch 5 zugewandt ist, ist an dem Schließkörper 4 eine
Dichtfläche 6 ausgebildet.
Die Dichtfläche 6 ist
vorzugsweise kegelförmig
ausgeformt. Das Spritzloch 5 besitzt einen entsprechenden
Dichtsitz D (2) als Auflagefläche für die Kegelspitze 6.
Der Schließkörper 4 ist
mit einem größeren Durchmesser
im Bereich von ca. 0,3mm ausgebildet. Dadurch kann der Schließkörper 5 zum
Abdichten des Spritzloches 5 mit seiner Kegelspitze 6 teilweise
und zentriert in das Spritzloch 5 eintauchen.
-
2 zeigt
einen vergrößerten Ausschnitt der
Düsenspitze 7 mit
einem Spritzloch 5 und der kegelförmigen Dichtfläche 6 eines
Schließkörpers 4, wie
bereits zu 1 näher erläutert wurde. Das Spritzloch 5 ist
im Vergleich zur Mittelachse des Düsengehäuses 1 (siehe 1) schräg versetzt ausgebildet. Der
Schießkörper 4 fluchtet
mit dem Spritzloch 5. Seine kegelförmige Dichtfläche 6 liegt
auf der Dichtfläche
D des Spritzloches 5 auf. Dabei taucht die kegelförmige Dichtfläche 6 teilweise
in das Spritzloch 5 ein, da der Durchmesser d3 des Schließkörpers größer ausgebildet
ist als der Durchmesser d1 des Spritzloches 5. Obgleich
in der Umgebung des Schließbereiches
der sehr hohe Kraftstoffdruck wirkt, liegt die Schließkraft für den Schließkörper 4 nur
bei wenigen N, da der Durchmesser d3 des Schließkörpers 4 im Bereich
von ca. 0,1mm bis 0,3mm liegt (bei einen Durchmesser des Spritzloches
d1 <0,1mm) und
damit die hydraulisch wirksamen Flächen entsprechend klein ausgebildet
sind. Die daraus resultierenden Kräfte betragen daher nur ca.
1/1000 des Wertes, der bei bekannten Kraftstoffinjektoren erforderlich
ist. Diese Konstruktion ist daher sehr gut für die direkte Steuerung mit
einem kleinen Antriebselement geeignet, wie später noch näher erläutert wird.
-
Ein
weiterer Vorteil besteht auch darin, dass das schädliche HC-Volumen
(Kohlen-Wasserstoff-Volumen) sehr viel niedriger ist als bei bekannten
Kraftstoffinjektoren. Wie in 2 ersichtlich
ist, wird jedes Spritzloch 5 von einem Schließkörper 4 direkt
abgedichtet. Bei bekannten Kraftstoffinjektoren ist dagegen das
Düsenvolumen,
das auch bei geschlossener Düse
direkt mit dem Brennraum des Motors in Verbindung steht, sehr viel
größer, da
die Düsennadel
nicht die einzelnen Spritzlöcher 5 direkt
abdecken kann, sondern nur den Zufluss zu den Spritzlöchern 5 unterbindet.
Dadurch bilden sich bei bekannten Kraftstoffinjektoren in dem Raum
unterhalb des Abschlusses wesentlich mehr HC-Verbrennungsrückstände, als
dies bei dem Erfindungsgegenstand der Fall ist. Das ergibt den zusätzlichen
Vorteil, dass sich bei der erfindungsgemäßen Lösung erheblich bessere Emissionswerte
einstellen als dies beim bekannten Stand der Technik der Fall ist.
-
In 3 ist
auszugsweise ein Kraftstoffinjektor 15 dargestellt, bei
dem die erfindungsgemäße Kraftstoff-Düse eingebaut
ist. Die Kraftstoff-Düse wird
im unteren Teil des Kraftstoffinjektors 15 eingebaut. (Sie
wurde aus Übersichtlichkeitsgründe in 3 nicht
dargestellt.)
-
Der
erfindungsgemäße Kraftstoffinjektor 15 ist
sehr viel einfacher aufgebaut, als bekannte Kraftstoffinjektoren,
da kein Servoventil, keine leistungsstarke Antriebseinheit, keine
Steuerkammern, keine komplizierten Hochdruckleitungen mit ihren
Dichtproblemen usw. benötigt
werden. Zudem eignet sich der erfindungsgemäße Kraftstoffinjektor 15 hervorragend für die direkte
Steuerung der Spritzlöcher,
da nur geringe Steuerkräfte
benötigt
werden.
-
Der
erfindungsgemäße Kraftstoffinjektor 15 weist
im Wesentlichen ein Injektorgehäuse 17 auf, das
in seinem Innern mit einer Stufenbohrung 19 ausgebildet
ist. Der obere Teil der Stufenbohrung 19 ist mit einem
größeren Durchmesser
ausgebildet als der untere Teil, so dass sich eine Auflagestufe 20 aus bildet.
Auf diese Auflagestufe 20 wird eine Lagerscheibe 13 aufgelegt,
die für
die Schließkörper beziehungsweise
Fasern 4 auch gleichzeitig als Führungsscheibe ausgebildet ist.
Die von dem Führungselement 3 (siehe 1) ankommenden Fasern 4 werden
durch entsprechende Gleitbohrungen 22 der Lagerscheibe 13 gefädelt und
mit einem vorgegebenen Abstand oberhalb der Lagerscheibe 13 in
einer Antriebsplatte 16 verankert. Der Abstand zur Antriebsplatte 16 ist
so gewählt,
dass zwischen der Lagerscheibe 13 und der Antriebsplatte 16 ein
Antriebselement 14 einsetzbar ist. Die Antriebsplatte 16 bildet somit
in Verbindung mit der Lagerplatte 16 und dem Antriebselement 14 ein
Antriebsmodul 21.
-
In 3 sind
zwei Fasern 4 dargestellt, die an der Antriebsplatte 16 verankert
sind. Es können jedoch
je nach Anwendungsfall weitere Fasern 4 zu einem Bündel zusammengefasst
und in der Antriebsplatte 16 verankert werden.
-
Das
Antriebselement 14 ist vorzugsweise als piezoelektrische
Aktoreinheit ausgebildet, die sich beim Anlegen einer Steuerspannung
etwas verlängert
und die nach dem Abschalten der Steuerspannung wieder seine ursprüngliche
Länge einnimmt.
-
Es
ist vorgesehen, dass die Antriebsplatte 16 mit einer Kraft
FD in Schließrichtung
der Spritzlöcher 5 gedrückt wird,
um im nicht angesteuerten Zustand ein sicheres Schließen der
Spritzlöcher
zu gewährleisten.
Die Kraft FD kann beispielsweise durch eine Druckfeder auf der Antriebsplatte 16 und/oder
durch eine Zugfeder erzeugt werden, die beispielsweise als Rohrfeder
für das
Antriebselement 14 ausgebildet ist. Alternativ ist vorgesehen,
zwischen dem Antriebselement 14 und der Antriebsplatte 16 beziehungsweise der
Lagerscheibe 13 einen kleinen Leerhub vorzusehen, um fertigungsbedingte
Längentoleranzen
oder Alterungseinflüsse
auszugleichen. In diesem Fall ist für die Antriebsplatte 16 ein
entsprechender Anschlag vorzusehen, der die axiale Bewegungsfreiheit der
Antriebsplatte 16 in beiden Richtungen begrenzt.
-
Nachfolgend
wird die Funktionsweise dieser Anordnung näher erläutert. Durch die Verlängerung des
Antriebselementes 14 wird die Antriebsplatte 16 mit
den verankerten Fasern 4 etwas nach oben angehoben. Dadurch
heben sich auch die kegelförmigen Dichtflächen 6 (1) der Fasern 4 von den Spritzlöchern 5 ab,
so dass der unter hohem Druck stehende Kraftstoff austreten kann.
Nach Abschalten der Steuerspannung werden die Fasern 5 wieder
gegen die Spritzlöcher
gedrückt
und verschließen
diese wieder. Da das Antriebselement 14 nur geringe Hubkräfte aufzubringen
hat und als piezoelektrische Aktoreinheit ohnehin sehr schnell anspricht,
erscheint der erfindungsgemäße Kraftstoffinjektor
besonders gut für die
Steuerung einer Mehrfacheinspritzung geeignet, da auch sehr kurze
Einspritzimpulse mit geringsten Kraftstoffmengen reproduzierbar
und zuverlässig
realisierbar sind.
-
In 4 ist
ein alternatives Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt. Der Aufbau des Kraftstoffinjektors 15 mit
der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Düse ist der
gleiche, wie er zuvor zu den 1 bis 3 beschrieben
wurde. Wie 4 entnehmbar ist, werden in
diesem Fall zwei Antriebsplatten 16a, 16b verwendet.
Die beiden Antriebsplatte 16a, b sind hintereinander geschaltet
und können
in einer bevorzugten Ausführungsform
von einem Antriebselement 14 sequentiell betätigt werden.
Konstruktiv gesehen, kann diese Anordnung an Stelle der Antriebsplatte 16 in 3 eingesetzt
werden. Durch sequentielle Ansteuerung der beiden Antriebsplatten 16a,
b können
somit zwei Faserbündel
individuell und nacheinander und damit zwei getrennte Reihen von Spritzlöchern gesteuert
werden.
-
Die
untere Antriebsplatte 16a zeigt in schematischer Darstellung,
wie die zwei Schließkörper 4 durch
die Antriebsplatte 16a geführt und mit der Antriebsplatte 16a beispielsweise
durch Schweißen, Kleben,
Quetschen oder dergleichen fest verankert sind. Die Verbindung ist
dabei so ausgeführt,
dass Hub- oder Senkbewegungen der Antriebsplatte 16a auf
die Schließkörper 4 vollständig übertragen
werden. An der oberen Antriebsplatte 16b sind drei weitere
Schließkörper 4 dargestellt,
die in der gleichen Weise mit der oberen Antriebsplatte 16b fest
verankert sind. Die beiden Antriebsplatte 16a, b sind in
ihrer Grundstellung mit einem vorgegebenen Abstand H1 zueinander
angeordnet. Sie werden in dieser Position zum Beispiel durch ein
Lager, eine seitliche Führung
oder dergleichen gehalten. Die untere Antriebsplatte 16a kann
alternativ auch von dem Antriebselement gehalten und geführt werden.
-
Bei
Ansteuerung der unteren Antriebsplatte 16a durch ein Antriebselement
wird die untere Antriebsplatte 16a zunächst um den vorgegebenen Abstand
H1 (Hub H1) nach oben gedrückt.
Der Hub H1 ist so bemessen, dass die in diesem Ausführungsbeispiel
beschriebenen beiden Schließkörper 4 ihre
zugeordneten beiden Spritzlöcher öffnet. Alle
anderen Spritzlöcher
bleiben geschlossen. Erst bei einer weiteren Anhebung der unteren
Antriebsplatte 16a (über den
Hub H1 hinaus) wird auch die obere Antriebsplatte 16b angehoben.
Dadurch werden dann die restlichen Spritzlöcher geöffnet. Die beiden Antriebsplatten 16a,
b können
somit hintereinander durchgeschaltet werden.
-
Beim
Absenken verschließt
in umgekehrter Reihenfolge zunächst
die obere Antriebsplatte 16b ihre Spritzlöcher und
danach die untere Antriebsplatte 16a die restlichen Spritzlöcher. Auf
diese Weise können
auch bei einer entsprechenden Ausführung mit unterschiedlichen
Lochdurchmessern für
die Spritzlöcher
sowohl sehr geringe als auch große einzuspritzende Kraftstoffmengen
gesteuert werden.
-
Oberhalb
der oberen Antriebsplatte 16b ist ein weiterer Anschlag
im Abstand H2 vorgesehen, der den Gesamthub der beiden Antriebsplatten 16a, b
begrenzt.
-
In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, für jede Antriebplatte 16a,
b ein separates Antriebselement vorzusehen. Da die Hubkräfte sehr
klein sind, können
auch die Antriebselemente entsprechend klein ausgebildet sein, so
dass der in dem Kraftstoffinjektor vorhandene Raum optimal genutzt
werden kann. Bei diesem Konzept können die beiden Antriebsplatten 16a,
b und damit das Öffnen oder
Schließen
der Spritzlochreihen insbesondere auf direktem Weg völlig unabhängig von
einander einzeln und/oder parallel gesteuert werden.
-
Die
Anzahl der in einem Faserbündel
zu steuernden Spritzlöcher
kann auf die gewünschten Anforderungen
abgestimmt werden und ist nicht auf die in den Figuren dargestellten
Ausführungsformen beschränkt.