DE102005040914A1 - Einspritzdüse - Google Patents

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    • F02M2200/703Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einspritzdüse (1) für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, DOLLAR A - mit einer in einem Düsenkörper (2) hubverstellbar gelagerten Düsennadel (3) zum Steuern der Einspritzung von unter Einspritzdruck stehendem Kraftstoff durch wenigstens ein Spritzloch (5), DOLLAR A - mit einem ersten Kopplerkolben (21), der mit einem Aktor (20) antriebsverbunden ist und der eine erste Kopplerfläche (22) aufweist, DOLLAR A - wobei die Düsennadel (3) oder ein die Düsennadel (3) aufweisender Nadelverband (10) eine Steuerfläche (13) aufweist. DOLLAR A Zur Entkopplung der Düsennadel (3) von Querkräften des Aktors (20) ist ein zweiter Kopplerkolben (26) vorgesehen, der eine zweite Kopplerfläche (27) aufweist, die mit der Steuerfläche (13) hydraulisch gekoppelt ist und die kleiner ist als die erste Kopplerfläche (22), wobei der zweite Kopplerkolben (26) relativ zum ersten Kopplerkolben (21) hubverstellbar angeordnet ist und in einer Ausgangsstellung mit maximalem Abstand zwischen dem zweiten Kopplerkolben (26) und dem Aktor (20) über eine Mitnehmerkopplung (30) zur Zugkraftübertragung mit dem ersten Kopplerkolben (21) gekoppelt ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einspritzdüse für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
  • Aus der EP 1 174 615 A2 ist eine Einspritzdüse dieser Art bekannt, die eine Düsennadel aufweist, die in einem Düsenkörper hubverstellbar gelagert ist und zum Steuern der Einspritzung von unter Einspritzdruck stehendem Kraftstoff durch wenigstens ein Spitzloch dient. Die Einspritzdüse weist außerdem eine Kopplerkolben auf, der mit einem Aktor antriebsverbunden ist und der eine Kopplerfläche aufweist, während die Düsennadel mit einer Steuerfläche ausgestattet ist. Bei der bekannten Einspritzdüse ist die Düsennadel relativ zum Kopplerkolben hubverstellbar angeordnet und in einer Schließstellung der Düsennadel über eine Mitnehmerkopplung zur Zugkraftübertragung mit dem Kopplerkolben gekoppelt. Außerdem ist die Steuerfläche mit der Kopplerfläche hydraulisch gekoppelt. Die bekannte Einspritzdüse realisiert eine zweiphasige Öffnungskinematik für die Düsennadel. Der Aktor wird invers betrieben und ist für die Schließstellung der Düsennadel bestromt bzw. gespannt. Zum Öffnen der Düsennadel wird der Aktor entstromt bzw, entspannt, wodurch er den damit antriebsverbundenen Kopplerkolben vom wenigstens einen Spritzloch wegzieht. Über die Mitnehmerkopplung wird dabei zwangsläufig auch die Düsennadel aus ihrem Sitz herausgezogen. Während dieser ersten Phase der Öffnungskinematik ist der Kopplerkolben über die Mitnehmerkopplung mechanisch mit der Düsennadel antriebsverbunden, wodurch der Öffnungshub der Aktors direkt, also ohne Übersetzung oder Untersetzung auf die Düsennadel übertragen wird. Gleichzeitig wird durch den Öffnungshub des Kopplerkolbens der Druck in einem von der Steuerfläche und von der Kopplerfläche begrenzten Steuerraum abgesenkt, während sich zusätzlich an einer Sitzfläche der Düsennadel, die sich beim Öffnen vom Nadelsitz entfernt, ein Einspritzdruck aufbaut. Sobald die an der Düsennadel angreifenden hydraulischen Öffnungskräfte überwiegen, wird die Düsennadel gegenüber dem Kopplerkolben in Öffnungsrichtung beschleunigt. Düsennadel und Kopplerkolben sind dann hydraulisch miteinander gekoppelt, wobei gleichzeitig ein durch die Kopplerfläche und die Steuerfläche bestimmtes Übersetzungsverhältnis wirksam ist. Während dieser zweiten Phase der Öffnungskinematik kann die Düsennadel in kurzer Zeit einen relativ großen Öffnungshub durchführen. Insgesamt ist eine derartige zweistufige direkte Nadelsteuerung günstig zur Erzielung hoher Einspritzmengen bei kurzen Einspritzzeiten.
  • Durch die mechanische Mitnehmerkopplung zwischen Kopplerkolben und Düsennadel während der ersten Phase der Öffnungskinematik können auch Querkräfte zwischen Aktor und Düsennadel übertragen werden, was deren Verschleiß erhöht. Darüber hinaus steht im Bereich der Düsennadel regelmäßig wenig Baurraum zur Verfügung, was die konstruktive Umsetzung dieser Bauweise erschwert.
  • Durch die mechanische Mitnehmerkopplung zwischen Kopplerkolben und Düsennadel während der ersten Phase der Öffnungskinematik ist der Öffnungshub der Düsennadel gleich groß wie der Öffnungshub des Aktors. Zur Erzielung eines hinreichenden Nadelhubs muss der Aktor dementsprechend in axialer Richtung vergleichsweise groß bauen. Für den Einbau von Einspritzdüsen steht an der Brennkraftmaschine regelmäßig nur wenig Bauraum zur Verfügung, was die Realisierung der bekannten Bauweise erschwert.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Einspritzdüse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat dem gegenüber den Vorteil, dass keine Querkraftübertragung zwischen dem Aktor und der Düsennadel möglich ist. Erreicht wird dies dadurch, dass anstelle eines einzigen Kopplerkolbens zwei Kopplerkolben vorgesehen werden, wobei der erste Kopplerkolben mit dem Aktor antriebsverbunden ist, während der zweite Kopplerkolben über eine Mitnehmerkopplung mit dem ersten Kopplerkolben gekoppelt ist. Dabei trägt der zweite Kopplerkolben eine zweite Kopplerfläche, die mit der Steuerfläche hydraulisch gekoppelt ist. Während einer ersten Phase der Öffnungskinematik sind die beiden Kopplerkolben über die Mitnehmerkopplung mechanisch antriebsverbunden, so dass der Öffnungshub des Aktors direkt auf den zweiten Kopplerkolben übertragen wird. Hierdurch kann an der Steuerfläche ein Druckabfall erzeugt werden, der die Düsennadel zum Öffnen ansteuert. Durch eine geeignete Auswahl der zweiten Kopplerfläche und der Steuerfläche lässt sich hier eine Übersetzung einstellen, welche die Einleitung einer großen Öffnungskraft in die Düsennadel gewährleistet. Hierdurch kann die axiale Länge des Aktors entsprechend reduziert werden, wodurch die Einspritzdüse insgesamt kompakter baut. Während der Druckabfall an der zweite Kopplerfläche durch die Öffnungsbewegung der Düsennadel reduziert wird, fällt der Druck an einer ersten Kopplerfläche des ersten Kopplerkolbens weiter ab. Sobald der Druck an der ersten Kopplerfläche kleiner ist als an der zweiten Kopplerfläche, beginnt die zweite Phase der Öffnungskinematik, bei der zum einen der zweite Kopplerkolben in Öffnungsrichtung beschleunigt wird, so dass dieser sich relativ zum ersten Kopplerkolben in Richtung Aktor bewegt. Zum anderen wird dadurch für die hydraulische Kopplung zwischen der Düsennadel und der Kopplerkolbenanordnung ein anderes Übersetzungsverhältnis wirksam, das durch die Steuerfläche und die erste Kopplerfläche bestimmt ist. Da die erste Kopplerfläche größer ist als die zweite Kopplerfläche ist das in der ersten Phase wirksame Übersetzungsverhältnis kleiner als das in der zweiten Phase wirksame Übersetzungsverhältnis. Dementsprechend bewegt sich die Düsennadel jedenfalls in der zweiten Phase schneller als der Aktor. Somit lässt sich mit der erfindungsgemäßen Einspritzdüse ebenfalls eine zweiphasige Öffnungskinematik realisieren, bei welcher die Düsennadel während der ersten Phase vergleichsweise langsam, dafür mit großer Kraft und während der zweiten Phase mit reduzierter Kraft, dafür mit erhöhter Geschwindigkeit öffnet.
  • Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist eine Führungshülse vorgesehen, in welcher der erste Kopplerkolben hubverstellbar gelagert ist. Zweckmäßig ist auch der zweite Kopplerkolben in der Führungshülse hubverstellbar gelagert. Zur Realisierung der beiden unterschiedlichen Kopplerflächen ist die Führungshülse hierzu gestuft. Mit Hilfe dieser Führungshülse lassen auch sich auf konstruktiv einfache Weise ein durch die erste Kopplerfläche axial begrenzter erster Kopplerraum sowie ein durch die zweite Kopplerfläche begrenzter zweiter Kopplerraum innerhalb der Führungshülse ausbilden.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Einspritzdüse ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
  • Zeichnung
  • Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einspritzdüse ist in der Zeichnung dargestellt und wir im folgenden näher erläutert.
  • Die einzige 1 zeigt einen stark vereinfachten, prinzipiellen Längsschnitt durch eine Einspritzdüse.
  • Beschreibung des Ausführungsbeispiels
  • Entsprechend 1 umfasst eine Einspritzdüse 1 einen Düsenkörper 2, in dem eine Düsennadel 3 hubverstellbar gelagert ist. Die Einspritzdüse 1 dient zum Einbau in eine nicht gezeigte Brennkraftmaschine, die insbesondere in einem Fahrzeug angeordnet ist. Die Einspritzdüse ist im montierten Zustand an eine Kraftstoffhochdruckleitung 4 angeschlossen. Sofern mehrere Einspritzdüsen 1 an dieselbe Kraftstoffhochdruckleitung 4 angeschlossen sind, handelt es sich um ein sogenanntes „Common-Rail-System".
  • Die Düsennadel 3 dient zum Steuern der Einspritzung von unter Einspritzdruck stehendem Kraftstoff durch wenigstens ein Spritzloch 5 in einen Einspritzraum 6. Hierzu wirkt die Düsennadel 3 mit einem Nadelsitz 7 zusammen. Wenn die Düsennadel 3 in ihrem Nadelsitz 7 sitzt, befindet sich die Düsennadel 3 in ihrer Schließstellung und trennt das wenigstens eine Spritzloch 5 von einer Kraftstoffzuführung 8 ab. Diese Kraftstoffzuführung 8 ist über eine entsprechende Verbindungsleitung 9 an die Kraftstoffhochdruckleitung 4 angeschlossen.
  • Die Düsennadel 3 ist üblicherweise ein Bestandteil eines Nadelverbands 10, der als Einheit hubverstellbar ist. Beispielsweise besteht der Nadelverband 10 aus der Düsennadel 3, einem Steuerkolben 11 und einer Abstützplatte 12. Zumindest zwei der einzelnen Bestandteile des Nadelverbands 10 können lose aufeinander liegen oder aneinander befestigt sein oder aus einem Stück hergestellt sein.
  • Die Düsennadel 3 bzw. der Nadelverband 10 weist eine Steuerfläche 13 auf, die einen Steuerraum 14 axial begrenzt. Zur radialen Begrenzung des Steuerraums 14 ist eine Steuerraumhülse 15 vorgesehen, die axial verstellbar an der Düsennadel 3 bzw. am Nadelverband 10 gelagert ist. Im vorliegenden Fall sind die Steuerfläche 13 und die Steuerraumhülse 15 am Steuerkolben 11 ausgebildet bzw. angeordnet. Desweiteren ist eine Schließdruckfeder 16 vorgesehen, welche die Düsennadel 3 in ihre Schließstellung antreibt. Hierzu stützt sich die Schließdruckfeder 16 in axialer Richtung einerseits an der Steuerraumhülse 15 und andererseits an der Abstützplatte 12 ab. Die Steuerraumhülse 15 wird hierdurch gegen eine Zwischenplatte 17 fest angedrückt, wodurch als Reaktion die Düsennadel 3 in Richtung ihres Sitzes 7 angetrieben ist.
  • Die zuvor genannte Zwischenplatte 17 ist ein Bestandteil des Düsenkörpers 2 und trennt in diesem einen Nadelbereich 18, in dem die Düsennadel 3 bzw. der Nadelverband 10 angeordnet ist, von einem Aktorbereich 19, in dem ein Aktor 20 angeordnet ist. Dieser Aktor 20, insbesondere ein Piezzoaktuator, ist mit einem ersten Kopplerkolben 21 antriebsverbunden, so dass eine Hubverstellung des Aktors 20 zwangsläufig eine entsprechende Hubverstellung des ersten Kopplerkolbens 21 zur Folge hat. Der erste Kopplerkolben 21 weist eine erste Kopplerfläche 22 auf, die einen ersten Kopplerraum 23 axial begrenzt. Der erste Kopplerkolben 21 ist in einer Führungshülse 24 hubverstellbar angeordnet. Diese weist hierzu einen ersten Zylinderabschnitt 25 auf, in dem der erste Kopplerkolben 21 hubverstellbar geführt ist. Im ersten Zylinderabschnitt 25 ist auch der erste Kopplerraum 23 angeordnet, so dass dieser von der Führungshülse 24 radial begrenzt ist.
  • Desweiteren ist ein zweiter Kopplerkolben 26 vorgesehen. Dieser besitzt eine zweite Kopplerfläche 27, die einen zweiten Kopplerraum 28 axial begrenzt. Die erste Kopplerfläche 22 ist größer als die zweite Kopplerfläche 27, wodurch sich unterschiedliche hydraulische Übersetzungsverhältnisse im Bezug auf die Steuerfläche 13 realisieren lassen, was weiter unten näher erläutert ist. Die zweite Kopplerfläche 27 kommuniziert hydraulisch mit der Steuerfläche 13. Hierzu enthält die Zwischenplatte 17 einen Steuerkanal 29, der den Steuerraum 14 mit dem zweiten Kopplerraum 28 kommunizierend verbindet. Im Übrigen sind Steuerraum 14 und zweiter Kopplerraum 28 durch die Zwischenplatte 17 voneinander getrennt, die einerseits den Steuerraum 14 und andererseits den zweiten Kopplerraum 28 axial begrenzt.
  • Die beiden Kopplerkolben 21, 26 sind über eine Mitnehmerkopplung 30 miteinander gekoppelt, und zwar so, dass zwischen den beiden Kopplerkolben 21, 26 Zugkräfte übertragbar sind, wenn eine Ausgangsstellung vorliegt, in welcher der zweite Kopplerkolben 26 maximal vom Aktor 20 beabstandet ist. Diese Ausgangsstellung liegt in der Regel bei geschlossener Düsennadel 3 vor. Desweiteren ist die Mitnehmerkopplung 30 so ausgestaltet, dass sie axiale Relativbewegungen zwischen den beiden Kopplerkolben 21, 26 zulässt. Hierdurch ist der zweite Kopplerkolben 26 relativ zum ersten Kopplerkolben 21 hubverstellbar angeordnet.
  • Bei der hier gezeigten, bevorzugten Ausführungsform ist auch der zweite Kopplerkolben 26 in der Führungshülse 24 hubverstellbar gelagert. Hierzu enthält die Führungshülse 24 einen zweiten Zylinderabschnitt 31, in dem der zweite Kopplerkolben 26 hubverstellbar geführt ist. Desweiteren bildet die Führungshülse 24 eine radiale Begrenzung für den zweiten Kopplerraum 28, so dass dieser im zweiten Zylinderabschnitt 31 angeordnet ist.
  • Zur axialen Vorspannung der Führungshülse 24 gegen die Zwischenplatte 17 ist eine Öffnungsdruckfeder 32 vorgesehen, die sich axial einerseits an der Führungshülse 24 und andererseits am ersten Kopplerkolben 21 bzw. am Aktor 20, z.B. über eine Stützplatte 33, abstützt.
  • Die Führungshülse 24 und die beiden Kopplerkolben 21, 26 sind ebenfalls im Aktorraum 19 angeordnet, der in die Kraftstoffzuführung 8 eingebunden ist, wodurch die Komponenten im Kraftstoff „schwimmen". Ebenso schwimmen die im Nadelbereich 18 angeordneten Komponenten im Kraftstoff.
  • Im Inneren des ersten Kopplerkolbens 21 ist ein Speicherraum 34 ausgebildet. Dieser Speicherraum 34 ist mit dem ersten Kopplerraum 23 hydraulisch gekoppelt. Beispielsweise erfolgt die hydraulische Kopplung durch den zweiten Kopplerkolben 26 hindurch. 1 zeigt exemplarisch eine zentrale Axialbohrung 35, die in den Speicherraum 34 einmündet, sowie eine damit verbundene Radialbohrung 36, die in den ersten Kopplerraum 23 einmündet. Im Speicherraum 34 ist eine Rückstellfeder 37 angeordnet, die den zweiten Kopplerkolben 26 in die vom Aktor 20 entfernte Ausgangsstellung antreibt. Hierzu stützt sich die Rückstellfeder 37 axial einerseits am ersten Kopplerkolben 21 und andererseits am zweiten Kopplerkolben 26 ab.
  • Die Mitnehmerkopplung 30 ist hier so ausgestaltet, dass sie in der dargestellten Ausgangsstellung einen in Zugrichtung wirksamen formschlüssigen Eingriff zwischen den beiden Kopplerkolben 21, 26 herstellt. Exemplarisch kann dieser Formschluss dadurch realisiert werden, dass die Mitnehmerkopplung 30 eine T-Nut 38 und einen dazu komplementären T-Kopf 39 aufweist, der in die T-Nut 38 formschlüssig eingreift. T-Nut 38 und T-Kopf 39 erstrecken sich dabei quer zur Hubrichtung der Kopplerkolben 21, 26. Die T-Nut 38 kann in ihrer Längsrichtung an wenigstens einem Ende offen sein, wodurch der T-Kopf 39 einfach seitlich in die T-Nut 38 einführbar ist. Die T-Nut 38 ist am ersten Kopplerkolben 21 ausgebildet, während der T-Kopf 39 am zweiten Kopplerkolben 26 ausgeformt ist. T-Nut 38 und T-Kopf 39 sind bei der erfindungsgemäßen Mitnehmerkopplung 30 außerdem so aufeinander abgestimmt, dass die beiden Kopplerkolben 21, 26 ausgehend von der Ausgangsstellung in Hubrichtung relativ zueinander verstellbar sind. Erreicht wird dies durch Axialspiel 40 der T-Nut 38 für den T-Kopf 39.
  • Die erfindungsgemäße Einspritzdüse 1 arbeitet wie folgt:
    In dem in 1 gezeigten Ausgangszustand befindet sich die Düsennadel 3 in ihrer Schließstellung. Der zweite Kopplerkolben 26 ist angetrieben durch die Ruckstellfeder 37 in seine maximal vom Aktor 20 entfernte Ausgangsstellung verstellt. Der invers betriebene Aktor 20 ist in diesem Ausgangszustand bestromt bzw. geladen und ist dadurch in Richtung Düsennadel 3 ausgedehnt. In der Kraftstoffzuführung 8 herrscht der Einspritzdruck. Dieser Einspritzdruck stellt sich durch tolerierte und gewünschte Leckagen automatisch auch im Steuerraum 14, im ersten Kopplerraum 23, im zweiten Kopplerraum 28 und im Speicherraum 34 ein.
  • Zur Realisierung eines Einspritzvorgangs wird der Aktor 20 entstromt bzw. entspannt, wodurch er einen von der Düsennadel 3 weggerichteten Öffnungshub durchführt. Hierbei nimmt er den damit fest verbunden ersten Kopplerkolben 21 mit. Über die Mitnehmerkopplung 30, die in dieser ersten Phase der Öffnungskinematik Zugkräfte auf den zweiten Kopplerkolben 26 überträgt, nimmt der erste Kopplerkolben 21 zwangsläufig auch den zweiten Kopplerkolben 26 mit. Während dieser ersten Phase stehen die beiden Kopplerkolben 21, 26 mechanisch miteinander in Eingriff, so dass der Hub des Aktors 20 direkt auch vom zweiten Kopplerkolben 26 durchgeführt wird.
  • Durch den Öffnungshub des zweiten Kopplerkolbens 26 wird das Volumen des zweiten Kopplerraums 28 vergrößert, was zu einem Druckabfall im zweiten Kopplerraum 28 bzw. an der zweiten Kopplerfläche 27 führt. Dieser Druckabfall pflanzt sich über den Steuerkanal 29 in den Steuerraum 14 fort und reduziert die an der Steuerfläche 13 in Schließrichtung wirksame Druckkraft. In der Folge überwiegen an der Düsennadel 3 die in Öffnungsrichtung wirksamen Kräfte. Die Düsennadel 3 hebt aus dem Nadelsitz 7 ab; der Einspritzvorgang beginnt.
  • Während dieser ersten Phase herrscht ein erstes hydraulisches Übersetzungsverhältnis zwischen dem Aktorhub und dem Nadelhub. Dieses erste Übersetzungsverhältnis ist durch das Verhältnis der zweiten Kopplerfläche 27 zur Steuerfläche 13 definiert. Zweckmäßig ist dieses erste Übersetzungsverhältnis so gewählt, dass die Düsennadel 3 mit relativ großer Kraft aus ihrem Sitz 7 herausgezogen werden kann. Die Öffnungsbewegung des Aktors 20 ist dabei von der Öffnungsdruckfeder 32 unterstützt.
  • Mit dem Abheben der Düsennadel 3 aus ihrem Sitz 7 kann sich an einer Sitzfläche 41 ein Druck aufbauen, der zusätzlich in Öffnungsrichtung der Düsennadel 3 wirkt. Diese Sitzfläche 41 ist bei geschlossener Düsennadel 3 mit dem wenigstens einen Spritzloch 5 von der Kraftstoffzuführung 8 getrennt. Durch die sich aufbauende zusätzliche Öffnungskraft wird die Düsennadel 3 zusätzlich in Öffnungsrichtung beschleunigt. Hierdurch kann sich das Volumen des Steuerraums 14 schneller verkleinern als das Volumen des zweiten Kopplerraums 28 zunimmt. In der Folge kommt es zu einem Druckanstieg zunächst im Steuerraum 14 und über den Steuerkanal 29 auch im zweiten Kopplerraum 28.
  • Während der ersten Phase wird gleichzeitig auch das Volumen des ersten Kopplerraums 23 vergrößert, wodurch auch darin der Druck abfällt. Dieser Druckabfall pflanzt sich über die Bohrungen 35, 36 in den Speicherraum 34 fort. Durch gezielte Auslegung der Kopplerflächen 22, 27 und insbesondere in Verbindung mit dem oben beschriebenen Druckanstieg an der Sitzfläche 41 erreicht die Öffnungskinematik am Ende der ersten Phase einen Zustand, bei dem der Druck im ersten Kopplerraum 23 und im Speicherraum 34 kleiner ist als im zweiten Kopplerraum 28 und im Steuerraum 14. In der Folge wird bei entsprechender Druckdifferenz der zweite Kopplerkolben 26 in der Öffnungsrichtung beschleunigt, wodurch dieser sich relativ zum ersten Kopplerkolben 21 in der Öffnungsrichtung bewegt. Der Abstand des zweiten Kopplerkolbens 26 zum Aktor 20 nimmt dabei ab. Die Bewegung des zweiten Kopplerkolbens 26 ist dann von der Bewegung des ersten Kopplerkolbens 21 entkoppelt. In der Folge wirkt während dieser zweiten Phase der Öffnungskinematik ein zweites hydraulisches Übersetzungsverhältnis zwischen dem Aktorhub und dem Nadelhub. Das zweite Übersetzungsverhältnis ist dabei durch das Verhältnis der ersten Kopplerfläche 22 zur Steuerfläche 13 definiert. Da die zweite Kopplerfläche 27 kleiner ist als die erste Kopplerfläche 22 erfolgt eine weitere Beschleunigung der Düsennadel 3. In der Folge bewegt sich die Düsennadel 3 in der zweiten Phase schneller, jedoch mit reduzierter Kraft.
  • Zum Beenden des Einspritzvorgangs wird der Aktor 20 bestromt bzw. gespannt, wodurch er sich in Richtung Düsennadel 3 ausdehnt. In der Folge kommt es in den Kopplerräumen 23, 28 zu einem Druckanstieg, der sich in den Steuerraum 14 fortpflanzt und die Düsennadel 3 in Schließrichtung antreibt. Die Schließbewegung der Düsennadel 3 ist dabei von der Schließdruckfeder 16 unterstützt. Gleichzeitig treibt die Rückstellfeder 37 dabei den zweiten Kopplerkolben 26 zusätzlich in dessen Ausgangsstellung an.
  • Da zwischen dem Aktor 20 und der Düsennadel 3 ausschließlich hydraulische Kopplungen wirksam sind und insbesondere keine direkte mechanische Kopplung vorgesehen ist, greifen and er Düsennadel 3 kaum Querkräfte an, wodurch diese vergleichsweise verschleißarm arbeitet.
  • Zur Dämpfung von ungewünschten Schwingungen kann der Steuerkanal 29 grundsätzlich in gewissen Grenzen gedrosselt sein.
  • 1
    Einspritzdüse
    2
    Düsenkörper
    3
    Düsennadel
    4
    Kraftstoffhochdruckleitung
    5
    Spritzloch
    6
    Einspritzraum
    7
    Nadelsitz
    8
    Kraftstoffzuführung
    9
    Verbindungsleitung
    10
    Nadelverband
    11
    Steuerkolben
    12
    Abstützplatte
    13
    Steuerfläche
    14
    Steuerraum
    15
    Steuerraumhülse
    16
    Schließdruckfeder
    17
    Zwischenplatte
    18
    Nadelbereich
    19
    Aktorbereich
    20
    Aktor
    21
    erster Kopplerkolben
    22
    erste Kopplerfläche
    23
    erster Kopplerraum
    24
    Führungshülse
    25
    erster Zylinderabschnitt
    26
    zweiter Kopplerkolben
    27
    zweite Kopplerfläche
    28
    zweiter Kopplerraum
    29
    Steuerkanal
    30
    Mitnehmerkopplung
    31
    zweiter Zylinderabschnitt
    32
    Öffnungsdruckfeder
    33
    Stützplatte
    34
    Speicherraum
    35
    Axialbohrung
    36
    Radialbohrung
    37
    Rückstellfeder
    38
    T-Nut
    39
    T-Kopf
    40
    Axialspiel
    41
    Sitzfläche

Claims (9)

  1. Einspritzdüse für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, – mit einer in einem Düsenkörper (2) hubverstellbar gelagerten Düsennadel (3) zum Steuern der Einspritzung von unter Einspritzdruck stehendem Kraftstoff durch wenigstens ein Spritzloch (5), – mit einem ersten Kopplerkolben (21), der mit einem Aktor (20) antriebsverbunden ist und der eine erste Kopplerfläche (22) aufweist, – wobei die Düsennadel (3) oder ein die Düsennadel (3) aufweisender Nadelverband (10) eine Steuerfläche (13) aufweist, dadurch gekennzeichnet, – dass ein zweiter Kopplerkolben (26) vorgesehen ist, der eine zweite Kopplerfläche (27) aufweist, die mit der Steuerfläche (13) hydraulisch gekoppelt ist und die kleiner ist als die erste Kopplerfläche (22), – dass der zweite Kopplerkolben (26) relativ zum ersten Kopplerkolben (21) hubverstellbar angeordnet ist und in einer Ausgangsstellung mit maximalem Abstand zwischen dem zweiten Kopplerkolben (26) und dem Aktor (20) über eine Mitnehmerkopplung (30) zur Zugkraftübertragung mit dem ersten Kopplerkolben (21) gekoppelt ist.
  2. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erster Kopplerkolben (21) in einer Führungshülse (24) hubverstellbar gelagert ist.
  3. Einspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, – dass der zweite Kopplerkolben (26) in der Führungshülse (24) hubverstellbar gelagert ist, und/oder – dass die Führungshülse (24) mittels einer Öffnungsdruckfeder (32) am ersten Kopplerkolben (21) oder Aktor (20) abgestützt ist, und/oder – dass die Führungshülse (24) einen von der ersten Kopplerfläche (22) axial begrenzten ersten Kopplerraum (23) radial begrenzt, und/oder – dass die Führungshülse (24) einen von der zweiten Kopplerfläche (27) axial begrenzten zweiten Kopplerraum (28) radial begrenzt, und/oder – dass die Führungshülse (24) axial an einer Zwischenplatte (17) abgestützt ist, die einen Aktorraum (19), in dem der Aktor (20), der erste Kopplerkolben (21), der zweite Kopplerkolben (26) und die Führungshülse (24) angeordnet sind, von einem Nadelraum (18) trennt, in dem die Düsennadel (3) oder der Nadelverband (10) angeordnet ist.
  4. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückstellfeder (37) vorgesehen ist, die einerseits am zweiten Kopplerkolben (26) und andererseits am ersten Kopplerkolben (21) oder am Aktor (20) abgestützt ist und die den zweiten Kopplerkolben (26) in die Ausgangsstellung antreibt.
  5. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kopplerfläche (22) einen ersten Kopplerraum (23) axial begrenzt, der mit einem im Inneren des ersten Kopplerkolbens (21) ausgebildeten Speicherraum (34) hydraulisch kommuniziert.
  6. Einspritzdüse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, – dass der Speicherraum (34) durch den zweiten Kopplerkolben (26) hindurch mit dem ersten Kopplerraum (23) kommuniziert, und/oder – dass die Rückstellfeder (37) im Speicherraum (34) angeordnet ist.
  7. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmerkopplung (30) in der Ausgangsstellung den ersten Kopplerkolben (21) über einen in Zugrichtung wirksamen formschlüssigen Eingriff mit dem zweiten Kopplerkolben (26) koppelt.
  8. Einspritzdüse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmerkopplung (30) durch eine im ersten Kopplerkolben (21) ausgebildete, quer zur Hubrichtung verlaufenden T-Nut (38) und durch einen am zweiten Kopplerkolben (26) ausgebildeten, quer zur Hubrichtung verlaufenden, in die T-Nut (38) eingreifenden T-Kopf (39) gebildet ist.
  9. Einspritzdüse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die T-Nut (38) Axialspiel (40) für den T-Kopf (39) aufweist.
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