DE102005041994B4

DE102005041994B4 - Fuel injector with directly operable injection valve member and two-stage transmission

Info

Publication number: DE102005041994B4
Application number: DE102005041994.1A
Authority: DE
Inventors: Thomas Pauer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-09-05
Filing date: 2005-09-05
Publication date: 2017-12-14
Anticipated expiration: 2025-09-06
Also published as: DE102005041994A1

Abstract

Kraftstoffinjektor für eine Brennkraftmaschine mit einem direkt betätigbaren Einspritzventilglied (11), welches Einspritzventilglied (11) eine Düsennadel (13) aufweist, die auf einen Düsennadeldichtsitz (14) einwirkt, mit einem Düsennadeldruckraum (16), der dem Düsennadeldichtsitz (14) vorgelagert und mit einem mit Hochdruck beaufschlagten Hochdruckraum (17) verbindbar ist, mit einem Aktor (20), der auf eine Druckübersetzungseinrichtung (21) einwirkt, die einen mit dem Aktor (20) in Verbindung stehenden aktorseitigen Kopplerkolben (22), einen mit der Düsennadel (13) verbundenen düsennadelseitigen Kopplerkolben (23), einen ersten Kopplerraum (24) und einen zweiten Kopplerraum (25) aufweist, wobei der aktorseitige Kopplerkolben (22) auf den ersten Kopplerraum (24) und der düsennadelseitige Kopplerkolben (23) auf den zweiten Kopplerraum (25) einwirkt, und wobei in Abhängigkeit vom Druck im ersten Kopplerraum (24) und im zweiten Kopplerraum (25) die Düsennadel (13) vom Düsennadelsichtsitz (14) abgehoben wird und dadurch der im Düsennadeldruckraum (16) anliegende und mit Druck beaufschlagte Kraftstoff eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass am düsennadelseitigen Kopplerkolben (23) eine Druckfläche (231) ausgebildet ist, die zusammen mit einer am aktorseitigen Kopplerkolben (22) ausgebildeten aktorseitigen Druckfläche (233) in den zweiten Kopplerraum (25) weist, und dass am düsennadelseitigen Kopplerkolben (23) eine Schieberhülse (30) axial verschiebbar geführt ist, die mittels eines Dichtsitzes (28) den mit Hochdruck beaufschlagten Hochdruckraum (17) vom Düsennadeldruckraum (16) trennt.Fuel injector for an internal combustion engine with a directly operable injection valve member (11), the injection valve member (11) having a nozzle needle (13) acting on a nozzle needle sealing seat (14), with a nozzle needle pressure chamber (16) upstream of the nozzle needle sealing seat (14) and a pressurized high-pressure space (17) can be connected, with an actuator (20) which acts on a pressure booster device (21) having an actuator-side coupler piston (22) in communication with the actuator (20), one with the nozzle needle (13 ), a first coupler space (24) and a second coupler space (25), wherein the actuator coupler piston (22) on the first coupler space (24) and the nozzle needle side coupler piston (23) on the second coupler space (25 ), and wherein depending on the pressure in the first coupler space (24) and in the second coupler space (25), the nozzle needle (13) from the nozzle a is seated (14) is lifted and thereby in the nozzle needle pressure chamber (16) applied and pressurized fuel is injected, characterized in that the nozzle needle-side coupler piston (23) has a pressure surface (231) formed together with a on the actuator-side coupler piston (22 ) formed actuator - side pressure surface (233) in the second coupler space (25), and in that a slide sleeve (30) is guided axially displaceable on the nozzle needle side coupler piston (23) by means of a sealing seat (28) the high - pressure space (17) from Nozzle needle pressure chamber (16) separates.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor für Brennkraftmaschinen mit direkt betätigbarem Einspritzventilglied nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a fuel injector for internal combustion engines with directly actuatable injection valve member according to the preamble of claim 1.

Stand der TechnikState of the art

Kraftstoffinjektoren mit direkt betätigbarem Einspritzventilglied bzw. mit so genannter direkter Nadelsteuerung, bei denen die Düsennadel von einem Piezo-Aktor oder einem elektromagnetischen Aktor ohne Zwischenschaltung eines Servo-Ventils direkt angesteuert wird, sind bekannt. Ein derartiger Kraftstoffinjektor mit einer zweistufigen Übersetzung des Aktorhubs wird in EP 1 174 615 A1 beschrieben. Dabei greift ein hülsenförmiger aktorseitiger Kopplerkolben mit einem mechanischen Mitnehmer an der Düsennadel an, wodurch eine erste Öffnungsphase der Düsennadel eingeleitet wird. Mittels zweier hydraulisch verbundener Kopplerräumen, die eine hydraulische Übersetzung zwischen dem aktorseitigen Kopplerkolben und einem mit der Düsennadel verbundenen düsennadelseitiger Kopplerkolben bewirken, wird die zweite Öffnungsphase der Düsennadel realisiert.Fuel injectors with directly operable injection valve member or with so-called direct needle control, in which the nozzle needle is directly controlled by a piezoelectric actuator or an electromagnetic actuator without the interposition of a servo valve, are known. Such a fuel injector with a two-stage translation of Aktorhubs is in EP 1 174 615 A1 described. In this case, a sleeve-shaped actuator-side coupler piston engages with a mechanical driver on the nozzle needle, whereby a first opening phase of the nozzle needle is initiated. By means of two hydraulically connected coupler chambers, which cause a hydraulic transmission between the actuator-side coupler piston and a nozzle needle-side coupler piston connected to the nozzle needle, the second opening phase of the nozzle needle is realized.

Aus der DE 103 53 045 A1 und DE 10 2004 035 313 A1 sind ebenfalls Kraftstoffinjektoren bekannt, bei denen die Düsennadel über einen hydraulischen Koppler durch einen Piezoaktor bewegt werden kann.From the DE 103 53 045 A1 and DE 10 2004 035 313 A1 Fuel injectors are also known in which the nozzle needle can be moved by a piezoelectric actuator via a hydraulic coupler.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kraftstoffinjektor mit direkt betätigbarem Einspritzventilglied und mit einer zweistufigen Übersetzung zu schaffen, der eine einfache Konstruktion aufweist und eine Einspritzverlaufsformung ermöglicht.The object of the invention is to provide a fuel injector with directly operable injection valve member and with a two-stage translation, which has a simple construction and allows Einspritzverlaufsformung.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die Aufgabe der Erfindung wird mit den kennzeichnenden Maßnahmen des Anspruchs 1 gelöst. Der erfindungsgemäße Kraftstoffinjektor hat den Vorteil, dass durch den Schiebereffekt der Schieberhülse ein druckmodulierter Einspritzverlauf realisiert wird, wobei in einer ersten Öffnungsphase der Düsennadel eine erste Übersetzung zwischen Aktorhub und dem Hub der Düsennadel und in einer zweiten Öffnungsphase der Düsennadel eine zweite Übersetzung des Aktorhubs realisiert wird. Der druckmodulierte Einspritzverlauf wirkt sich vorteilhaft auf die Abgasemission des Brennkraftmaschine, insbesondere in Teillast aus. Die Öffnung der Düsennadel für die Einspritzung wird mittels eines drückenden Aktors realisiert. Dazu ist am düsennadelseitigen Kopplerkolben eine Druckfläche ausgebildet, die in den zweiten Kopplerraum weist, auf den der aktorseitige Kopplerkolben ebenfalls mit einer aktorseitigen Druckfläche einwirkt. Der aufgrund des drückenden Aktors auf den zweiten Kopplerraum einwirkende düsennadelseitige Kopplerkolben bewirkt einen Druckanstieg im zweiten Kopplerraum, der in Öffnungsrichtung auf die Druckfläche des düsennadelseitigen Kopplerkolbens wirkt, wodurch die Düsennadel in der ersten Öffnungsphase vom Düsennadeldichtsitz abgehoben wird.The object of the invention is achieved with the characterizing measures of claim 1. The fuel injector according to the invention has the advantage that a pressure-modulated injection curve is realized by the sliding effect of the slide sleeve, wherein in a first opening phase of the nozzle needle, a first translation between Aktorhub and the stroke of the nozzle needle and in a second opening phase of the nozzle needle, a second translation of Aktorhubs is realized , The pressure-modulated injection course has an advantageous effect on the exhaust emission of the internal combustion engine, in particular at partial load. The opening of the nozzle needle for injection is realized by means of a pressing actuator. For this purpose, a pressure surface is formed on the nozzle needle-side coupler piston, which faces into the second coupler space, on which the actuator-side coupler piston also acts with an actuator-side pressure surface. The nozzle needle-side coupler piston acting on the second coupler space due to the pressing actuator causes a pressure increase in the second coupler space, which acts in the opening direction on the pressure surface of the nozzle needle-side coupler piston, whereby the nozzle needle is lifted from the nozzle needle sealing seat in the first opening phase.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Maßnahmen der Unteransprüche möglich.Advantageous developments of the invention are possible by the measures of the subclaims.

Zweckmäßigerweise ist der düsennadelseitige Kopplerkolben im aktorseitigen Kopplerkolben geführt, wobei der düsennadelseitige Kopplerkolben mit einer weiteren Druckfläche in den ebenfalls im aktorseitigen Kopplerkolben ausgebildeten ersten Kopplerraum weist, so dass der im zweiten Kopplerraum auf die Druckfläche des düsennadelseitigen Kopplerkolbens wirkende Druck den düsennadelseitigen Kopplerkolben in den ersten Kopplerraum drückt. Damit der auf den zweiten Kopplerraum einwirkende aktorseitige Kopplerkolben mit drückendem Aktor die erste Öffnungsphase einleiten kann, ist es notwendig, dass der Druck im zweiten Kopplerraum größer ist als im ersten Kopplerraum. Zur Druckentlastung ist der erste Kopplerraums über eine hydraulische Verbindung mit dem Hochdruckraum verbunden, die vorzugsweise eine drosselnde Wirkung besitzt. Zur Realisierung der zweistufigen Übersetzung des Aktor-Hubs ist zweckmäßigerweise zwischen der Düsennadel oder dem düsennadelseitige Kopplerkolben und der Schieberhülse ein mechanischer Mitnehmer ausgebildet, der nach einem Öffnungshub die Schieberhülse vom Dichtsitz abhebt. Der mechanische Mitnehmer wird durch eine an der Düsennadel oder dem düsennadelseitigen Kopplerkolben ausgebildeten und in Öffnungsrichtung der Düsennadel weisenden Anschlagfläche realisiert, die an einer dazu entgegengesetzt gerichteten Ringfläche an der Schieberhülse nach Erreichen eines Öffnungshubs der Düsennadel angreift. Eine an der Schieberhülse dem Dichtsitz abgewandten Stirnseite ausgebildete und in den zweiten Koppleraum weisende Druckfläche bewirkt, dass die Schieberhülse während der ersten Öffnungsphase im Dichtsitz gestellt bleibt. Unterstützt wird die Schießkraft der Schieberhülse durch eine Druckfeder. Erst mit Erreichen des Öffnungshubs am Ende der ersten Öffnungsphase wird die Schieberhülse mittel des mechanischen Mitnehmers von ihrem Dichtsitz abgehoben. Dadurch wird die zweite Öffnungsphase der Düsennadel mit einer zweiten Übersetzung des Aktor-Hubs eingeleitet, wobei der Düsennadeldruckraum hydraulisch mit dem Hochdruckraum verbunden wird. Infolgedessen gelangt Hochdruck in den Düsennadeldruckraum, wodurch die auf die Druckschulter wirkende erhöhte Druckkraft die Düsennadel noch weiter vom Düsennadeldichtsitz abhebt und eine größere Einspritzrate eingespritzt wird. Die Ausbildung des zweiten Kopplerraums wird außerdem zweckmäßigerweise mittels einer an der Umfangsfläche des aktorseitige Kopplerkolbens axial geführten weiteren Schieberhülse realisiert, wobei die weitere Schieberhülse den zweiten Kopplerraum vom Hochdruckraum mittels einer Dichtkante trennt.Conveniently, the nozzle needle-side coupler piston is guided in the actuator-side coupler piston, the nozzle needle-side coupler piston having a further pressure surface in the also formed in the actuator coupler piston first coupler space, so that acting in the second coupler space on the pressure surface of the nozzle needle-side coupler pressure the nozzle needle-side coupler piston in the first coupler space suppressed. In order for the actuator-side coupler piston acting on the second coupler space to initiate the first opening phase with pressing actuator, it is necessary for the pressure in the second coupler space to be greater than in the first coupler space. For pressure relief, the first coupler space is connected via a hydraulic connection to the high-pressure chamber, which preferably has a throttling effect. To realize the two-stage gear ratio of the actuator stroke, a mechanical driver is expediently formed between the nozzle needle or the nozzle needle-side coupler piston and the slide sleeve, which lifts the slide sleeve from the sealing seat after an opening stroke. The mechanical driver is realized by a formed on the nozzle needle or the nozzle needle-side coupler piston and pointing in the opening direction of the nozzle needle stop surface which engages an oppositely directed annular surface on the sliding sleeve after reaching an opening stroke of the nozzle needle. A pressure surface formed on the sliding sleeve facing away from the sealing seat and pointing into the second coupling space causes the sliding sleeve to remain in the sealing seat during the first opening phase. The shooting force of the sliding sleeve is supported by a compression spring. Only when reaching the opening stroke at the end of the first opening phase, the sliding sleeve is lifted by means of the mechanical driver of its sealing seat. Characterized the second opening phase of the nozzle needle is initiated with a second translation of the actuator stroke, wherein the nozzle needle pressure chamber is hydraulically connected to the high-pressure chamber. As a result, high pressure enters the nozzle needle pressure chamber, whereby the force acting on the pressure shoulder increased pressure force lifts the nozzle needle even further from the nozzle needle sealing seat and a larger Injection rate is injected. The formation of the second coupler space is also expediently realized by means of a further slide sleeve axially guided on the peripheral surface of the actuator-side coupler piston, the further slide sleeve separating the second coupler space from the high-pressure space by means of a sealing edge.

Ausführungsbeispieleembodiments

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and explained in more detail in the following description.

Es zeigen:Show it:

1 eine Schnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor, 1 a sectional view through a fuel injector according to the invention,

2 Kurvenverläufe des Hubs des aktorseitigen Kopplerkolbens, der Schieberhülse und der Düsennadel des Kraftstoffinjektors, 2 Curves of the stroke of the actuator-side coupler piston, the slide sleeve and the nozzle needle of the fuel injector,

3 einen Druckverlauf p1 im ersten Kopplerraum, einen Druckverlauf p2 im zweiten Kopplerraum und einen Druckverlauf p3 im Düsennadeldruckraum des Kraftstoffinjektors und 3 a pressure curve p1 in the first coupler space, a pressure curve p2 in the second coupler space and a pressure curve p3 in the nozzle needle pressure space of the fuel injector and

4 einen Kurvenverlauf der Einspritzrate des Kraftstoffinjektors. 4 a curve of the injection rate of the fuel injector.

Der in der 1 dargestellte Kraftstoffinjektor weist ein Injektorgehäuse 10 mit einem Einspritzventilglied 11 auf, das mit einem Düsenkörper 12 in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine ragt. Das Einspritzventilglied 11 weist eine Düsennadel 13 auf, die im Düsenkörper 12 anal verschiebbar geführt ist. Zwischen der Spitze der Düsennadel 13 und dem Düsenkörper 12 ist ein Dichtsitz 14 ausgebildet, dem in Einspritzrichtung im Düsenkörper 12 ausgebildete und in den Brennraum hineinragende Einspritzdüsen 15 nachgeordnet sind. Dem Dichtsitz 14 ist im Einspritzventilglied 11 in Einspritzrichtung ein Düsennadeldruckraum 16 vorgelagert, dem eine an der Düsennadel 13 ausgebildete düsenadelseitige Druckschulter 29 ausgesetzt ist.The Indian 1 shown fuel injector has an injector 10 with an injection valve member 11 on top of that, with a nozzle body 12 protrudes into a combustion chamber of an internal combustion engine. The injection valve member 11 has a nozzle needle 13 on that in the nozzle body 12 anal is slidably guided. Between the tip of the nozzle needle 13 and the nozzle body 12 is a sealing seat 14 formed, the injection direction in the nozzle body 12 trained and projecting into the combustion chamber injection nozzles 15 are subordinate. The seal seat 14 is in the injection valve member 11 in the injection direction, a nozzle needle pressure chamber 16 upstream, the one at the nozzle needle 13 trained nozzle needle-side pressure shoulder 29 is exposed.

Die Düsennadel 13 weist einen Führungsabschnitt 18 auf, mit dem die Düsennadel 13 in einer am Düsenkörper 12 des Einspritzventilglieds 11 ausgebildeten Düsennadelführung 19 axial verschiebbar geführt ist. Die Düsennadel 13 oder der düsennadelseitige Kopplerkolben 23 weist ferner eine in Öffnungsrichtung der Düsennadel 13 weisende Anschlagfläche 27 auf, die gegen eine an der Schieberhülse 26 ausgebildeten Ringfläche 33 wirkt. Die Anschlagfläche 27 und die Ringfläche 33 weisen in einer in den Dichtsitz 28 gestellten Stellung der Schieberhülse 30 einen Abstand aufweist, der einen Öffnungshub h1 für die Düsennadel 13, wie später noch beschrieben wird, ausbildet.The nozzle needle 13 has a guide section 18 on, with the nozzle needle 13 in one on the nozzle body 12 of the injection valve member 11 trained nozzle needle guide 19 is guided axially displaceable. The nozzle needle 13 or the nozzle needle-side coupler piston 23 also has an opening direction of the nozzle needle 13 pointing stop surface 27 on, against one on the sliding sleeve 26 trained ring surface 33 acts. The stop surface 27 and the ring surface 33 show in one in the sealing seat 28 Asked position of the sliding sleeve 30 a distance having an opening stroke h1 for the nozzle needle 13 , as will be described later, trains.

Das Injektorgehäuse 10 weist einen Hochdruckraum 17 auf, der mit einem nicht dargestellten Kraftstoffzulauf verbunden ist, der wiederum an ein ebenfalls nicht dargestelltes Hochdrucksystem, beispielsweise an ein Common-Rail-System einer Dieseleinspritzeinrichtung angeschlossen ist. Im Hochdruckraum 17 ist ein Piezo-Aktor 20 angeordnet, der auf eine Übersetzungseinrichtung 21 einwirkt.The injector housing 10 has a high pressure room 17 on, which is connected to a fuel supply, not shown, which in turn is connected to a likewise not shown high pressure system, for example to a common rail system of a diesel injection device. In the high pressure room 17 is a piezo actuator 20 arranged on a translation device 21 acts.

Die Übersetzungseinrichtung 21 umfasst einen aktorseitigen Kopplerkolben 22, einen düsennadelseitigen Kopplerkolben 23, einen ersten Kopplerraum 24, einen zweiten Kopplerraum 25 sowie eine am düsennadelseitigen Kopplerkolben 23 axial verschiebbar geführte Schieberhülse 30. Der Piezo-Aktor 20 steht in Verbindung mit dem aktorseitigen Kopplerkolben 22. Der düsennadelseitige Kopplerkolben 23 und die Düsennadel 13 sind zu einem Bauteil verbunden.The translation device 21 includes an actuator-side coupler piston 22 , a nozzle needle side coupler piston 23 , a first coupler room 24 , a second coupler room 25 and a coupler piston on the nozzle needle side 23 axially displaceable guided sliding sleeve 30 , The piezo actuator 20 communicates with the actuator-side coupler piston 22 , The nozzle needle-side coupler piston 23 and the nozzle needle 13 are connected to a component.

Die Schieberhülse 30 ist in einer Führungsbohrung 26 des Düsenkörpers 12 geführt und weist eine in den zweiten Kopplerraum 25 weisende Druckfläche 31 und eine dazu gegenüber liegende, vorzugsweise konisch ausgebildete Dichtfläche 32 auf. Die Dichtfläche 32 wirkt auf einen am Düsenkörper 12 ausgebildeten Dichtsitz 28. Dem Dichtsitz 28 ist in Einspritzrichtung ein Ringraum 35 vorgelagert, der über eine hydraulische Verbindung 36 mit dem Hochdruckraum 17 verbunden ist.The sliding sleeve 30 is in a pilot hole 26 of the nozzle body 12 guided and has one in the second coupler space 25 pointing printing surface 31 and an opposite, preferably conical sealing surface 32 on. The sealing surface 32 acts on one on the nozzle body 12 trained seal seat 28 , The seal seat 28 is an annulus in the injection direction 35 upstream, via a hydraulic connection 36 with the high pressure room 17 connected is.

Der düsennadelseitige Kopplerkolben 23 ist im aktorseitigen Kopplerkolben 22 geführt und mit einer in den zweiten Kopplerraum 25 weisenden Druckfläche 231 und mit einer in den ersten Kopplerraum 24 weisenden weiteren Druckfläche 232 ausgeführt. Eine am aktorseitigen Kopplerkolben 22 ausgebildete aktorseitige Druckfläche 233 weist ebenfalls in den zweiten Kopplerraum 25. Die beiden Druckflächen 231 und 232 des düsennadelseitigen Kopplerkolbens 23 wirken in entgegen gesetzten Richtungen auf die Düsennadel 13, wobei die Druckfläche 231 in Öffnungsrichtung und die weitere Druckfläche 232 in Schließrichtung auf die Düsennadel 13 einwirkt. Zum Realisieren einer ersten Öffnungsphase der Düsennadel 13 ist die in den zweiten Kopplerraum 25 weisende Druckfläche 231 kleiner ist als die in den ersten Kopplerraum 22 weisende weitere Druckfläche 232. Dazu ist die Druckfläche 231 als Ringfläche ausgebildet. Außerdem ist eine weitere hydraulische Verbindung 47 mit einer Drossel 48 vorgesehen, die den ersten Kopplerraum 24 mit dem Hochdruckraum 17 hydraulisch verbindet.The nozzle needle-side coupler piston 23 is in the actuator-side coupler piston 22 guided and with a in the second coupler room 25 pointing printing surface 231 and with one in the first coupler room 24 pointing further printing surface 232 executed. One on the actuator-side coupler piston 22 trained actuator-side printing surface 233 also points into the second coupler space 25 , The two printing surfaces 231 and 232 the nozzle needle side coupler piston 23 act in opposite directions on the nozzle needle 13 , where the pressure surface 231 in the opening direction and the other pressure surface 232 in the closing direction on the nozzle needle 13 acts. To realize a first opening phase of the nozzle needle 13 is the second coupler room 25 pointing printing surface 231 smaller than that in the first coupler space 22 pointing further printing surface 232 , This is the printing surface 231 designed as an annular surface. There is also another hydraulic connection 47 with a throttle 48 provided the first coupler space 24 with the high pressure room 17 connects hydraulically.

Am Außenumfang des aktorseitigen Kopplerkolbens 22 ist ferner eine weitere Schieberhülse 40 geführt, die den zweiten Kopplerraum 25 gegenüber dem Hochdruckraum 17 trennt. Die weitere Schieberhülse 40 ist dabei mittels einer Druckfeder 41 am aktorseitigen Kopplerkolbens 22 abgestützt und druckt mit einer Dichtkante 42 gegen eine am Düsenkörper 12 ausgebildete Stirnfläche 29. An der weiteren Schieberhülse 40 ist an der Stelle der hydraulischen Verbindung 47 eine Öffnung 49 ausgebildet, so dass über die Öffnung 49 die hydraulische Verbindung 47 entsteht.On the outer circumference of the actuator-side coupler piston 22 is also another sliding sleeve 40 led the second coupler space 25 opposite the high pressure room 17 separates. The further sliding sleeve 40 is by means of a compression spring 41 on the actuator-side coupler piston 22 supported and printed with a sealing edge 42 against one on the nozzle body 12 trained face 29 , At the other sliding sleeve 40 is at the location of the hydraulic connection 47 an opening 49 formed so that over the opening 49 the hydraulic connection 47 arises.

Im ersten Kopplerraum 24 ist ferner eine Schließfeder 44 angeordnet, die auf den düsennadelseitigen Kopplerkolben 23 einwirkt und die Düsennadel 13 in Schließrichtung drückt. Eine weitere Druckfeder 45 drückt die Schieberhülse 30 in den Dichtsitz 28, wobei sich die weitere Druckfeder 45 an der Druckfläche 231 des düsennadelseitigen Kopplerkolben 23 abstützt.In the first coupler room 24 is also a closing spring 44 arranged on the nozzle needle side coupler piston 23 acts and the nozzle needle 13 in the closing direction presses. Another pressure spring 45 pushes the sliding sleeve 30 in the seal seat 28 , wherein the further compression spring 45 on the printing surface 231 the nozzle needle side coupler piston 23 supported.

Die Einspritzung wird mit einem drückenden Piezo-Aktor 20 eingeleitet, d. h., die Düsennadel 13 des Kraftstoffinjektors ist geschlossen, wenn am Piezo-Aktor 20 keine Spannung anliegt. Der Einspritzvorgang wird eingeleitet, indem mit einem drückenden Hub 1 des Piezo-Aktors 20 der aktorseitige Kopplerkolben 22 in den zweiten Kopplerraum 25 gedrückt wird. Dadurch realisiert der aktorseitige Kopplerkolben 22 eine Hub h22 vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2 und der Druck p2 im zweiten Koppleraum 25 steigt über Rail-Druck pR an. Der erhöhte Druckt p2 wirkt auf die Druckfläche 231, wodurch der düsennadelseitige Kopplerkolben 23 einen ziehenden Hub h23 vollzieht und mit einem Öffnungshub h1 die Düsennadel vom Düsennadeldichtsitz 14 abhebt. Dadurch wird die erste Öffnungsphase der Düsennadel mit einer ersten Übersetzung des Aktor-Hubs realisiert und Kraftstoff mit einer ersten Einspritzrate ER in die Brennraum eingespritzt. In dieser Zeit fällt der Druck p3 im Düsenadeldruckraum 16 ab. Der erhöhte Druckl p2 im zweiten Kopplerraum 25 bleibt bis zum Zeitpunkt t3 im Wesentlichen erhalten. Sobald die Düsennadel 13 den Öffnungshub h1 überwunden hat, erreicht die Anschlagfläche 27 die Ringfläche 33 der Schieberhülse 30 und die Schieberhülse 30 wird durch den weiteren Hub h23 des düsenadelseitigen Kopplerkolbens 23 vom Dichtsitz 28 abgehoben, wodurch über die hydraulische Verbindung 36 eine Hochdruckverbindung zwischen Hochdruckraum 17 und Düsennadeldruckraum 16 hergestellt wird. Dadurch unterwandert der Rail-Druck pR die Druckschulter 29 der Düsennadel 13, wodurch die Düsennadel 13 mit dem düsennadelseitigen Kopplerkolben 23 weiter in den ersten Kopplerraum 24 bis zum Zeitpunkt t3 gedrückt wird. Durch die weitere Aufwärtsbewegung des düsennadelseitigen Kopplerkolbens 23 fällt der Druck p2 im zweiten Kopplerraum 25 wieder bis auf Rail-Druck pR. Gleichzeitig steigt ab dem Zeitpunkt t2 der Druck p3 im Düsennadeldruckraum 16 an, wobei der Druck p3 mit Errekhen des Zeitpunkts t3 kurzzeitig über Rail-Druck pR ansteigt. Mit dem Zeitpunkt t2 beginnt die zweite Einspritzrate ER, die zunächst bis zum Zeitpunkt t3 ansteigt und dann bis zum Zeitpunkt t4 im Wesentlichen konstant bleibt. Bis zum Zeitpunkt t4 bleibt der Hub h23 der Düsennadel 13 im oberen Endanschlag. Der Druck p2 bleibt ebenfalls auf Rail-Druckniveau. Der Druck p3 im Düsennadeldruckraum 16 fällt aufgrund der Drosselwirkung des Spalts zwischen Dichtsitz 28 und Dichtfläche 32 geringfügig um den Betrag a unter Rail-Druck pR ab.The injection is done with a pushing piezo actuator 20 initiated, ie, the nozzle needle 13 the fuel injector is closed when on the piezo actuator 20 no voltage is applied. The injection process is initiated by pressing with a pushing stroke 1 of the piezo actuator 20 the actuator-side coupler piston 22 in the second coupler room 25 is pressed. As a result, the actuator-side coupler piston realizes 22 a stroke h22 from time t1 to time t2 and pressure p2 in the second coupling space 25 rises above rail pressure pR. The increased pressure p2 acts on the printing surface 231 , whereby the nozzle needle side coupler piston 23 takes a pulling stroke h23 and with an opening stroke h1 the nozzle needle from the nozzle needle sealing seat 14 takes off. As a result, the first opening phase of the nozzle needle is realized with a first gear ratio of the actuator stroke and fuel is injected into the combustion chamber at a first injection rate ER. During this time, the pressure p3 falls in the nozzle needle pressure chamber 16 from. The increased pressure p2 in the second coupler space 25 remains essentially until time t3. As soon as the nozzle needle 13 has overcome the opening stroke h1, reaches the stop surface 27 the ring surface 33 the sliding sleeve 30 and the sliding sleeve 30 is due to the further stroke h23 of the nozzle needle-side coupler piston 23 from the seal seat 28 lifted off, causing over the hydraulic connection 36 a high pressure connection between the high pressure chamber 17 and nozzle needle pressure chamber 16 will be produced. As a result, the rail pressure pR infiltrates the pressure shoulder 29 the nozzle needle 13 , whereby the nozzle needle 13 with the nozzle needle side coupler piston 23 continue into the first coupler room 24 is pressed until time t3. By the further upward movement of the nozzle needle side coupler piston 23 the pressure p2 falls in the second coupler space 25 again up to rail pressure pR. At the same time, the pressure p3 in the nozzle needle pressure chamber increases from the time t2 16 on, wherein the pressure p3 rises briefly as the time t3 reaches rail pressure pR. At time t2, the second injection rate ER begins, which initially increases until time t3 and then remains substantially constant until time t4. Until the time t4, the stroke h23 of the nozzle needle remains 13 in the upper end stop. The pressure p2 also remains at rail pressure level. The pressure p3 in the nozzle needle pressure chamber 16 falls due to the throttling effect of the gap between the sealing seat 28 and sealing surface 32 slightly by the amount a below rail pressure pR.

Zum Zeitpunkt t4 wird der Piezo-Aktor 20 wieder entladen und der aktorseitige Kopplerkolben 22 führt einen ziehenden Hub 11 in entgegen gesetzter Richtung aus, wodurch der Druck p2 kurzzeitig unter Rail-Druck pR fällt. Aufgrund des fallenden Drucks p2 im zweiten Kopplerraum 25 vollzieht der Hub h30 der Schieberhülse 30 einen kurzen Überschwinger. Der Hub h23 der Düsennadel 13 kehrt sich zum Zeitpunkt t4 um, so dass mit dem Ende des drückenden Hubs h22 die Düsennadel 13 wieder auf dem Düsennadeldichtsitz 14 und die Schieberhülse 30 wieder auf dem Dichtsitz 28 aufliegen. Der Einspritzvorgang ist beendet ist. Die Druckräume sind wieder auf Rail-Druckniveau druckausgeglichen.At time t4, the piezo actuator becomes 20 discharged again and the actuator-side coupler piston 22 performs a pulling stroke 11 in the opposite direction, whereby the pressure p2 briefly falls below rail pressure pR. Due to the falling pressure p2 in the second coupler space 25 the stroke h30 of the sliding sleeve takes place 30 a short overshoot. The stroke h23 of the nozzle needle 13 reverses at time t4, so that with the end of the pushing stroke h22 the nozzle needle 13 again on the nozzle needle seat 14 and the sliding sleeve 30 back on the seal seat 28 rest. The injection process is finished. The pressure chambers are again pressure balanced at rail pressure level.

Claims

Fuel injector for an internal combustion engine with a directly actuatable injection valve member ( 11 ), which injection valve member ( 11 ) a nozzle needle ( 13 ) mounted on a nozzle needle sealing seat ( 14 ), with a nozzle needle pressure chamber ( 16 ), which the nozzle needle sealing seat ( 14 ) and with a with High-pressure chamber ( 17 ) is connectable with an actuator ( 20 ) related to a pressure intensifier ( 21 ) interacting with the actuator ( 20 ) associated actuator-side coupler piston ( 22 ), one with the nozzle needle ( 13 ) associated nozzle needle side coupler piston ( 23 ), a first coupler space ( 24 ) and a second coupler space ( 25 ), wherein the actuator-side coupler piston ( 22 ) on the first coupler space ( 24 ) and the nozzle needle-side coupler piston ( 23 ) to the second coupler space ( 25 ), and wherein depending on the pressure in the first coupler space ( 24 ) and in the second coupler space ( 25 ) the nozzle needle ( 13 ) from the nozzle needle seat ( 14 ) and thereby the in the nozzle needle pressure chamber ( 16 ) is applied and applied pressurized fuel, characterized in that at the nozzle needle side coupler piston ( 23 ) a printing surface ( 231 ) is formed, which together with a on the actuator-side coupler piston ( 22 ) formed actuator-side pressure surface ( 233 ) in the second coupler space ( 25 ), and that at the nozzle needle side coupler piston ( 23 ) a sliding sleeve ( 30 ) is axially displaceably guided, which by means of a sealing seat ( 28 ) the high-pressure space ( 17 ) from the nozzle needle pressure chamber ( 16 ) separates.

Fuel injector according to claim I, characterized in that the nozzle needle-side coupler piston ( 23 ) in the actuator-side coupler piston ( 22 ) is guided, that the nozzle needle side coupler piston ( 23 ) another printing surface ( 232 ), which in the first coupler space ( 22 ), and that in the second coupler space ( 25 ) on the printing surface ( 23I ) acting increasing pressure the nozzle needle side coupler piston ( 22 ) in the first coupler space ( 24 ) presses.

Fuel injector according to claim 1 or 2, characterized in that in the second coupler space ( 25 ) facing printing surface ( 231 ) is smaller than that in the first coupler space ( 24 ) facing printing surface ( 232 ).

Fuel injector according to claim 3, characterized in that the first coupler space ( 24 ) via a hydraulic connection ( 47 ) with the high-pressure chamber ( 17 ) connected is.

Fuel injector according to claim 4, characterized in that the hydraulic connection ( 47 ) a throttle ( 48 ) having.

Fuel injector according to claim 1, characterized in that between the nozzle needle ( 13 ) or the nozzle needle-side coupler piston ( 23 ) and the sliding sleeve ( 30 ) a mechanical driver is formed, which after an opening stroke (h1) of the nozzle needle ( 13 ) the sliding sleeve ( 30 ) from the sealing seat ( 28 ) takes off.

Fuel injector according to claim 6, characterized in that the mechanical driver by a on the nozzle needle ( 13 ) or at the nozzle needle side coupler piston ( 23 ) and in the opening direction of the nozzle needle ( 13 ) pointing stop surface ( 27 ) formed on an oppositely directed annular surface ( 33 ) the sliding sleeve ( 30 ) during a second opening phase.

Fuel injector according to claim 1, 6 or 7, characterized in that the sliding sleeve ( 30 ) at the sealing seat ( 28 ) facing away from a printing surface ( 31 ), which in the second coupler space ( 25 ).

Fuel injector according to claim 1 or 7, characterized in that on the sliding sleeve ( 30 ) a compression spring ( 45 ), the one on the sliding sleeve ( 30 ) formed sealing surface ( 32 ) in the sealing seat ( 28 ).

Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator-side coupler piston ( 22 ) on its peripheral surface with a further sliding sleeve ( 40 ) is provided, the second coupler space ( 25 ) from the high-pressure chamber ( 17 ) separates.