DE102005024707A1

DE102005024707A1 - Kraftstoffeinspritzdüse

Info

Publication number: DE102005024707A1
Application number: DE200510024707
Authority: DE
Inventors: Friedrich Boecking
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-05-30
Filing date: 2005-05-30
Publication date: 2006-12-07
Also published as: WO2006128773A1

Abstract

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzdüse (1) für Brennkraftmaschinen umfasst einen Düsenkörper (2) mit mindestens einem Spritzloch (9), eine in einer Bohrung (3) des Düsenkörpers (2) gegen die Wirkung einer Schließfeder (6) axial verschiebbare Düsennadel (4), welche die Einspritzung von unter Hochdruck stehendem Kraftstoff durch das mindestens eine Spritzloch (9) steuert, einen insbesondere piezoelektrischen Aktor (13) sowie mindestens einen ortsfest abgestützten, doppelarmigen Übersetzerhebel (17), auf dessen einen Hebelarm (17a) der Aktor (13) in Schließrichtung der Düsennadel (4) wirkt und dessen anderer Hebelarm (17b) von der Düsennadel (4) in deren Schließrichtung hintergriffen ist.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzdüse nach der Gattung des Patentanspruchs 1.

Bekannt sind direkt gesteuerte Kraftstoffeinspritzdüsen mit einem piezoelektrischen Aktor, der über einen hydraulischen Übersetzer auf die Düsennadel wirkt.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzdüse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil einer rein mechanischen Steuerung ohne hydraulische Übersetzung, was einen einfachen Aufbau ermöglicht.

Der Hebelmechanismus kann zweistufig ausgebildet sein, um die Düsennadel bei geringen Öffnungshüben präzise schnell zu steuern und bei größeren Öffnungshüben durch eine hohe Übersetzung die ansonsten erforderliche große Aktorlänge einzusparen. Vorzugsweise ist auch der Temperaturausgleich zwischen Aktor und Gehäuse mechanisch gelöst.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.

Zeichnungen
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzdüse ist in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzdüse in geschlossenem Zustand; und
2 ein Detail der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzdüse gemäß II in 1.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Die in 1 gezeigte Kraftstoffeinspritzdüse (CR-Injektor) 1 für Brennkraftmaschinen weist einen ein- oder mehrstückigen, zylindrischen Düsenkörper 2 auf, der mit seinem freien unteren Ende in einen nicht näher gezeigten Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine ragt. In einer Führungsbohrung 3 des Düsenkörpers 2 ist eine Düsennadel 4 axial verschiebbar geführt, die einen im Düsenkörper 2 ausgebildeten Ringraum 5 radial nach innen begrenzt. Eine Schließfeder 6 presst die Düsennadel 4 nach unten in einen konischen Dichtsitz 7 am brennraumseitigen Ende der Führungsbohrung 3. In dem in 1 gezeigten geschlossenen Zustand der Kraftstoffeinspritzdüse 1 verhindert ein Dichtkonus 8 der Düsennadel 4 in Verbindung mit dem Dichtsitz 7, dass Kraftstoff aus dem bis an den Dichtsitz 7 führenden Ringraum 5 durch Spritzlöcher 9 in den Brennraum der Brennkraftmaschine gelangt.
Das dem Brennraum abgewandte Ende der Düsennadel 4 ragt in eine Hochdruck-Kammer 10 des Düsenkörpers 2, die über eine Zufuhrleitung 11 an einen nicht gezeigten Kraftstoff-Hochdruckspeicher (Common Rail) angeschlossen ist. Über einen Anschliff 12 der Düsennadel 4 ist der Ringraum 5 mit der Hochdruck-Kammer 10 verbunden und folglich mit Raildruck beaufschlagt. In der Hochdruck-Kammer 10 ist ein piezoelektrischer Aktor 13 angeordnet, der zwischen einem gehäuseseitig abgestützten Temperaturausgleichselement 14 und einem Stellelement 15 angeordnet ist. Das Temperaturausgleichselement 14 ist z.B. aus Aluminium und dient dazu, eine temperaturbedingte Längenänderung des piezoelektrischen Aktors 13 durch eine entsprechende entgegengesetzte Längenänderung auszugleichen.
Das Stellelement 15 ist mittels des piezoelektrischen Aktors 13 in Schließrichtung der Düsennadel 4, also in 1 nach unten, verschiebbar, und zwar gegen die Rückstellkraft einer gehäuseseitig abgestützten Zugfeder (z.B. Rohrfeder) 16. Die Düsennadel 4 ist mit dem Stellelement 15 mittels zweier doppelarmiger Übersetzerhebel 17 bewegungsgekoppelt, die jeweils auf einem gehäuseseitigen Auflager 18 verkippbar abgestützt sind und bezüglich der Achse der Düsennadel 4 einander gegenüberliegen. Das Stellelement 15 ist bügelförmig mit zwei bezüglich der Achse der Düsennadel 4 einander gegenüberliegenden Bügelenden 19 ausgebildet, die jeweils auf die einander abgewandten, außen liegenden Hebelarme 17a der doppelarmigen Übersetzerhebel 17 wirken, während die einander zugewandten, innen liegenden Hebelarme 17b von einem Ringabsatz 20 der Düsennadel 4 in deren Schließrichtung hintergriffen sind. Die Schließfeder 6 ist in der Hochdruck-Kammer 10 zwischen Düsennadel 4 und Stellelement 15 abgestützt.
Während der innen liegende Hebelarm 17b eine Länge a aufweist, ist die Länge des außen liegenden Hebelarms 17a zweistufig ausgebildet. Wie in 2 gezeigt, weist jedes Bügelende 19 des Stellelements 15 im Hebelabstand a zum Auflager 18 eine untere Nocke 21 und im Hebelabstand b (b < a) zum Auflager 18 eine obere Nocke 22 auf, welche von der unteren Nocke 21 um ein axiales Maß h beabstandet ist.
Im gezeigten geschlossenen Zustand der Düsennadel 4 ist der piezoelektrische Aktor 13 nicht bestromt, und das Stellelement 15 ist durch die Zugfeder 16 nach oben gezogen. Der am Dichtkonus 8 der Düsennadel 4 in Öffnungsrichtung angreifende Raildruck reicht nicht aus, die Düsennadel 4 gegen die Wirkung der Schließfeder 6 aufzusteuern.
Nachfolgend wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzdüse 1 beschrieben.
Wenn der piezoelektrische Aktor 13 bestromt wird, wird das Stellelement 15 nach unten verschoben und drückt mit seinen unteren Nocken 21 die außen liegenden Hebelarme 17a im Hebelverhältnis a:a bzw. 1:1 ebenfalls nach unten (erste Stufe). Dadurch verschwenken die innen liegenden Hebelarme 17b nach oben und ziehen die Düsennadel 4 nach oben, also in Öffnungsrichtung der Düsennadel 4. Die Düsennadel 4 hebt von ihrem Dichtsitz 7 ab, und über die nun freigegebenen Spritzlöcher 9 wird Kraftstoff aus dem Ringraum 5 in den Brennraum eingespritzt. Nach einer durch das axiale Maß h vorgegebenen Verschiebung des Stellelements 15 drückt das Stellelement 15 nun mit seinen oberen Nocken 22 die außen liegenden Hebelarme 17a weiter nach unten (zweite Stufe), und zwar hochübersetzt im Hebelverhältnis a:b.
Zum Schließen der Düsennadel 4 wird die Bestromung des piezoelektrischen Aktors 13 beendet. Die Zugfeder 16 zieht über das Stellelement 15 den piezoelektrischen Aktor 13 nach oben, also jeweils zurück in die in 1 gezeigte Ausgangslage. Die Schließfeder 6 drückt, unterstützt von der Androsselung am Dichtsitz 7, die Düsennadel 4 in ihren Dichtsitz 7, wodurch auch die Übersetzerhebel 17 in die in 1 gezeigte Ausgangslage zurückgeschwenkt werden.
Selbstverständlich können die Nocken statt am Stellelement 15 auch oben am Hebelarm 17a vorgesehen sein, wobei das Stellelement 15 dann auf dem ersten Stellweg auf die Nocke mit dem längeren Hebelarm und auf dem zweiten Stellweg auf die Nocke mit dem kürzeren Hebelarm wirkt.

Claims

Kraftstoffeinspritzdüse (1) für Brennkraftmaschinen, umfassend einen Düsenkörper (2) mit mindestens einem Spritzloch (9), eine in einer Bohrung (3) des Düsenkörpers (2) gegen die Wirkung einer Schließfeder (6) axial verschiebbare Düsennadel (4), welche die Einspritzung von unter Hochdruck stehendem Kraftstoff durch das mindestens eine Spritzloch (9) steuert, und einen insbesondere piezoelektrischen Aktor (13), gekennzeichnet durch mindestens einen ortsfest abgestützten, doppelarmigen Übersetzerhebel (17), auf dessen einen Hebelarm (17a) der Aktor (13) in Schließrichtung der Düsennadel (4) wirkt und dessen anderer Hebelarm (17b) von der Düsennadel (4) in deren Schließrichtung hintergriffen ist.
Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei bezüglich der Achse der Düsennadel (4) einander gegenüberliegende Übersetzerhebel (17) vorgesehen sind.
Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (13) jeweils mit den einander abgewandten Hebelarmen (17a) der beiden Übersetzerhebel (17) zusammenwirkt.
Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hebelarme (17a, 17b) des Übersetzerhebels (17) gleich lang sind.
Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hebelarme (17a, 17b) des Übersetzerhebels (17) unterschiedlich lang sind.
Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (13) oder dessen Stellelement (15) an dem mit dem einen Hebelarm (17a) zusammenwirkenden Ende zwei axial beabstandete Nocken (21, 22) mit jeweils unterschiedlicher Hebellänge (a, b) aufweist, wobei auf einem ersten Stellweg des Aktors (13) bzw. des Stellelements (15) die Nocke (21) mit dem längeren Hebelarm (a) und auf einem zweiten Stellweg des Aktors (13) bzw. des Stellelements (15) die Nocke (22) mit dem kürzren Hebelarm (b) auf den Übersetzerhebel (17) wirkt.
Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem Aktor (13) oder dessen Stellelement (15) zusammenwirkende Hebelarm (17a) zwei axial beabstandete Nocken mit jeweils unterschiedlicher Hebellänge aufweist, wobei der Aktor (13) oder dessen Stellelement (15) auf einem ersten Stellweg auf die Nocke mit dem längeren Hebelarm und auf einem zweiten Stellweg auf die Nocke mit dem kürzeren Hebelarm wirkt.
Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließfeder (6) einerseits an der Düsennadel (4) und andererseits am Aktor (13) bzw. an dessen Stellelement (15) abgestützt ist.
Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (13) über ein Temperaturausgleichselement (14) gehäuseseitig abgestützt ist.
Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (13) und der mindestens eine Übersetzerhebel (17) in einer Hochdruck-Kammer (10) angeordnet sind.