DE102006007696A1

DE102006007696A1 - Fuel injector for an internal combustion engine comprises a switching valve connected to a control plunger between a coupling chamber on the actuator side and the coupling chamber on the nozzle needle side

Info

Publication number: DE102006007696A1
Application number: DE200610007696
Authority: DE
Inventors: Thomas Pauer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-02-20
Filing date: 2006-02-20
Publication date: 2007-08-23

Abstract

Fuel injector comprises a switching valve (31) connected to a control plunger (30) between a coupling chamber (28) on the actuator side and the coupling chamber (29) on the nozzle needle side. The switching valve switches depending on the lift of the control plunger. Preferred Features: The switching valve is formed by an axially guided control sleeve (35) which acts with a sealing edge (39) on an attachment (34) connected to a piston rod (32).

Description

Stand der Technikwas standing of the technique

Bei einem Kraftstoffinjektor mit betätigbarer Düsennadel muss der Hub des Piezo-Aktors übersetzt werden. Ein Kraftstoffinjektor mit direkt betätigbarer Düsennadel und zweistufiger Übersetzung ist beispielsweise aus EP 1174615 A1 bekannt. Dabei greift ein hülsenförmiger aktorseitiger Kopplerkolben mit einem mechanischen Mitnehmer direkt an einem mit der Düsennadel verbundenen düsennadelseitigen Kopplerkolben an, wodurch eine erste Öffnungsphase der Düsennadel mittels einer mechanischen Kopplung eingeleitet wird. Mittels zweier hydraulisch verbundener Kopplerräume erfolgt eine hydraulische Übersetzung zwischen dem aktorseitiger Kopplerkolben und dem düsennadelseitigen Kopplerkolben, wodurch eine zweite Öffnungsphase der Düsennadel realisiert wird.For a fuel injector with actuatable nozzle needle, the stroke of the piezo actuator must be translated. A fuel injector with directly operable nozzle needle and two-stage translation is for example off EP 1174615 A1 known. In this case, engages a sleeve-shaped actuator-side coupler piston with a mechanical driver directly to a connected to the nozzle needle nozzle needle-side coupler piston, whereby a first opening phase of the nozzle needle is initiated by means of a mechanical coupling. By means of two hydraulically connected coupler spaces takes place a hydraulic transmission between the actuator-side coupler piston and the nozzle needle-side coupler piston, whereby a second opening phase of the nozzle needle is realized.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kraftstoffinjektor mit direkt betätigbarer Düsennadel und mit zweistufiger Übersetzung zu schaffen, der eine einfache Konstruktion aufweist.task The invention is a fuel injector with directly operable nozzle needle and with two-stage translation to create, which has a simple construction.

Offenbarung der Erfindungepiphany the invention

Die Aufgabe der Erfindung wird mit den kennzeichnende Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Kopplung des druckabhängigen Schaltventils mit dem die erste Öffnungsphase der Düsennadel realisierenden Steuerkolben bewirkt, dass das Schaltventil in Abhängigkeit vom Hub des Steuerkolbens schaltet und dadurch die zweite Öffnungsphase der Düsennadel einleitet. Durch den ziehenden Hub des Steuerkolbens wird einerseits zu nächst eine Druckabsenkung im düsennadelseitigen Kopplerraum erzeugt, die zu einer hydraulischen Kopplung zwischen dem Steuerkolben und dem düsennadelseitigen Kopplerkolben führt und dadurch die erste Öffnungsphase der Düsennadel mit einer ersten Übersetzung realisiert. Der weitere Hub des Steuerkolbens führt zu einer Druckdifferenz zwischen dem aktorseitigen Kopplerraum und dem düsennadelseitigen Kopplerraum, die zum Schalten des Schaltventils führt und dadurch eine hydraulische Verbindung zwischen aktorseitigem Kopplerraum und düsennadelseitigem Kopplerraum herstellt, wodurch die zweite Öffnungsphase der Düsennadel mit einer zweiten Übersetzung eingeleitet wird. Dadurch wird eine einfache zweistufige Übersetzung des Hubs des Aktors auf die Düsennadel realisiert.The The object of the invention is with the characterizing features of Claim 1 solved. The Coupling of the pressure-dependent Switching valve with the first opening phase the nozzle needle realizing control piston causes the switching valve in dependence from the stroke of the control piston and thereby the second opening phase the nozzle needle initiates. By the pulling stroke of the control piston is on the one hand first a pressure drop in the nozzle needle side Coupler space generated, leading to a hydraulic coupling between the control piston and the nozzle needle side Coupler piston leads and thereby the first opening phase the nozzle needle with a first translation realized. The further stroke of the control piston leads to a pressure difference between the actuator-side coupler space and the nozzle needle-side coupler space, which leads to switching of the switching valve and thereby a hydraulic Connection between actuator-side coupler space and nozzle needle side Coupler space produces, whereby the second opening phase of the nozzle needle with a second translation is initiated. This will be a simple two-step translation the stroke of the actuator on the nozzle needle realized.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Maßnahmen der Unteransprüche möglich. Durch die Ausbildung einer an einer Führung einer Kolbenstange axial verschiebbare geführte Steuerhülse, wird ein einfache Kombination eines Steuerkolbens mit einem Schaltventil realisiert. Zweckmäßigerweise wird diese Kombination durch einen auf die Steuerhülse wirkenden mechanischen Mitnehmer realisiert, der mit dem aktorseitigen Kopplerkolben verbunden ist. Die Verbindung des aktorseitigen Kopplerkolbens mit dem mechanische Mitnehmer wird mittels der mit dem aktorseitigen Kopplerkolben verbundenen Kolbenstange und eines mit der Kolbenstange verbundenen kegelförmigen Ansatzes realisiert, wobei die Steuerhülse im geschlossenen Zustand des Schaltventils mit einer Dichtkante auf dem Ansatz aufliegt. Durch den mechanischen Mitnehmer wird außerdem eine steife Übersetzung zwischen Aktor und Düsennadel realisiert. Durch die deutlich größere Dimensionierung des aktorseitigen Kopplerrraums tritt dort ein langsamerer Druckabfall auf als im düsennadelseitigen Kopplerraum. Dadurch entsteht eine weichere, zweite Übersetzungsphase zwischen dem Hub des Aktors und dem Hub der Düsennadel. Bei einer weiteren Reduzierung des Drucks im aktorseitigen Kopplerraum kommt es zu einer axialen Bewegung der Steuerhülse, sobald der Druck im aktorseitigen Kopplerraum kleiner ist als der Druck im düsennadelseitigen Kopplerraum. Dadurch hebt die Steuerhülse mit der Dichtkante vom Ansatz beziehungsweise vom mechanischen Mitnehmer ab und der niedrigere Druck im aktorseitigen Kopplerraum gleicht sich mit dem Druck im düsennadelseitigem Kopplerraum aus, wodurch die Kraft auf die Düsennadel reduziert wird und so die zweite Öffnungsphase der Düsennadel eingeleitet wird. Da der Druck im aktorseitigen Kopplerraum gleich dem Druck im düsenadelseitigen Kopplerraum ist, ist der Druck auf die beiden Steuerflächen der Steuerhülse ausgeglichen und das Schaltventil bleibt geöffnet. Die auf das Schaltventil bzw. die Steuerhülse wirkende Federkraft ist dabei klein dimensioniert, so dass diese ohne wesentliche Wirkung bleibt. Bei einem weiteren Hub des aktorseitigen Kopplerkolbens wird nun aufgrund des größeren Flächenverhältnisses der Fläche des aktorseitigen Kopplerkolbens und der Fläche des düsennadelseitigen Kopplerkolbens diese Düsennadel mit einer größeren Übersetzung aufgezogen. Das Schließen der Düsennadel erfolgt über eine Abwärtsbewegung und des aktorseitigen Kopplerkolbens. Wichtig ist dabei, dass die Drosselquerschnitte des Schaltventils so gering sind, dass das Schaltventil bzw. die Hülse zunächst nicht schließt. Dazu ist zwischen dem Hochdruckraum und dem aktorseitigen Kopplerraum zusätzlich eine hydraulische Zulaufdrossel ausgebildet.advantageous Further developments of the invention are possible by the measures of the subclaims. By training one at a leadership a piston rod axially displaceable guided control sleeve is a simple combination of a control piston with a switching valve realized. Conveniently, this combination is achieved by acting on the control sleeve realized mechanical driver, with the actuator-side coupler piston connected is. The connection of the actuator-side coupler piston with the mechanical driver is using the with the actuator side Coupling piston connected piston rod and one with the piston rod connected conical Realized approach, the control sleeve in the closed state the switching valve rests with a sealing edge on the approach. The mechanical driver is also a stiff translation between Actuator and nozzle needle realized. Due to the significantly larger dimensions of the actuator-side coupler space occurs there a slower pressure drop than in the nozzle needle side Coupler. This creates a softer, second translation phase between the stroke of the actuator and the stroke of the nozzle needle. At another Reduction of the pressure in the actuator-side coupler space occurs an axial movement of the control sleeve, as soon as the pressure in the actuator side Coupler space is smaller than the pressure in the nozzle needle side coupler space. This raises the control sleeve with the sealing edge of the approach or the mechanical driver from and the lower pressure in the actuator-side coupler space equal with the pressure in the nozzle needle side Coupler space, whereby the force is reduced to the nozzle needle and so the second opening phase the nozzle needle is initiated. Since the pressure in the actuator-side coupler space is the same the pressure in the nozzle needle side Coupler space is, the pressure on the two control surfaces is the control sleeve balanced and the switching valve remains open. The on the switching valve or the control sleeve acting spring force is small, so this without significant effect remains. At another stroke of the actuator side Kopplerkolbens is now due to the larger area ratio of the area of the actuator side Coupling piston and the surface of the nozzle needle side Kopplerkolbens this nozzle needle with a larger translation reared. The closing the nozzle needle over a downward movement and the actuator-side coupler piston. It is important that the Throttle cross sections of the switching valve are so small that the switching valve or the sleeve first does not close. This is between the high-pressure chamber and the actuator-side coupler space additionally formed a hydraulic inlet throttle.

Ausführungsbeispielembodiment

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

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine Schnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor, 1 a sectional view through a inventive fuel injector,

2 Kurvenverläufe eines Hubs h1 eines aktorseitigen Kopplerkolbens, eines Hubs h2 eines Schaltventils und eines Hubs h3 einer Düsennadel des Kraftstoffinjektors sowie 2 Curves of a stroke h1 of an actuator-side coupler piston, a stroke h2 of a switching valve and a stroke h3 of a nozzle needle of the fuel injector and

3 Druckvorläufe p1 in einem aktorseitigen Kopplerraum und p2 in einem düsennadelseitigen Kopplerraum des Kraftstoffinjektors. 3 Pressure precursors p1 in an actuator-side coupler space and p2 in a nozzle needle-side coupler space of the fuel injector.

Der in 1 dargestellte Kraftstoffinjektor weist ein Injektorgehäuse 10 und einen Düsenkörper 12 auf, die mit einer nicht dargestellten Spannmutter hydraulisch dicht verbundnen sind. Im Düsenkörper 12 ist eine Düsennadel 13 axial verschiebbar geführt. Der Spitze der Düsennadel 13 ist ein am Düsenkörper 12 ausgebildeter Düsenkörperdichtsitz 14 zugeordnet, dem in Einspritzrichtung im Düsenkörper 12 ausgebildete und in den Brennraum einer Brennkraftmaschine hinein ragende Einspritzdüsen 15 nachgeordnet sind. Dem Düsenkörperdichtsitz 14 ist im Düsenkörper 12 in Einspritzrichtung ein Düsennadeldruckraum 16 vorgelagert, dem eine an der Düsennadel 13 ausgebildete düsennadelseitige Druckschulter 18 ausgesetzt ist. Die Düsennadel 13 weist weiterhin einen düsennadelseitigen Kopplerkolben 21 auf, mit dem die Düsennadel 13 in einer am Düsenkörper 12 ausgebildeten Düsennadelführung 22 axial verschiebbar geführt ist.The in 1 shown fuel injector has an injector 10 and a nozzle body 12 on, which are connected hydraulically tight with a clamping nut, not shown. In the nozzle body 12 is a nozzle needle 13 guided axially displaceable. The tip of the nozzle needle 13 is one on the nozzle body 12 trained nozzle body sealing seat 14 assigned to the injection direction in the nozzle body 12 trained and projecting into the combustion chamber of an internal combustion engine injection nozzles 15 are subordinate. The nozzle body sealing seat 14 is in the nozzle body 12 in the injection direction, a nozzle needle pressure chamber 16 upstream, the one at the nozzle needle 13 trained nozzle needle-side pressure shoulder 18 is exposed. The nozzle needle 13 also has a nozzle needle side coupler piston 21 on, with the nozzle needle 13 in one on the nozzle body 12 trained nozzle needle guide 22 is guided axially displaceable.

Im Injektorgehäuse 10 ist ein Hochdruckraum 17 ausgebildet, der mit einem nicht dargestellten Kraftstoffzulauf verbunden ist, der wiederum an ein ebenfalls nicht dargestelltes Hochdrucksystem, beispielsweise an ein Common-Rail-System einer Dieseleinspritz-Einrichtung angeschlossen ist. Vom Hochdruckraum 17 führt durch den Düsenkörper 12 eine Verbindungsbohrung 19 in den Düsennadeldruckraum 16. Im Hochdruckraum 17 ist ein Piezo-Aktor 20 angeordnet, der auf einen aktorseitigen Kopplerkolben 23 einwirkt.In the injector housing 10 is a high pressure room 17 formed, 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. From the high pressure room 17 leads through the nozzle body 12 a connection hole 19 in the nozzle needle pressure chamber 16 , In the high pressure room 17 is a piezo actuator 20 arranged on an actuator-side coupler piston 23 acts.

Am aktorseitigen Kopplerkolben 23 ist eine Schieberhülse 24 axial verschiebbar geführt. Die Schieberhülse 24 ist mittels einer Druckfeder 25 vorgespannt und drückt mit einer Dichtkante 26 gegen eine Stirnfläche 27 beispielsweise des Düsenkörpers 12. Dadurch entsteht innerhalb der Schieberhülse 24 ein hydraulisch abgedichteter, aktorseitigen Kopplerraum 28, dem der aktorseitige Kopplerkolben 23 mit einer Druckfläche A1 ausgesetzt ist. Am düsennadelseitigen Kopplerkolben 21 ist eine Druckfläche A2 ausgebildet, die in einen düsennadelseitiger Kopplerraum 29 weist. In der Schieberhülse 24 ist weiterhin eine hydraulische Zulaufdrossel 41 angeordnet, über die eine hydraulische Verbindung zwischen dem Hochdruckraum 17 und dem aktorseitigen Kopplerraum 28 vorliegt.At the actuator-side coupler piston 23 is a sliding sleeve 24 guided axially displaceable. The sliding sleeve 24 is by means of a compression spring 25 pretensioned and pressed with a sealing edge 26 against an end face 27 for example, the nozzle body 12 , This results within the sliding sleeve 24 a hydraulically sealed, actuator-side coupler space 28 to which the actuator-side coupler piston 23 is exposed to a pressure surface A1. At the nozzle needle-side coupler piston 21 is a pressure surface A2 formed in a nozzle needle side coupler space 29 has. In the sliding sleeve 24 is still a hydraulic inlet throttle 41 arranged, via which a hydraulic connection between the high-pressure space 17 and the actuator-side coupler space 28 is present.

Zwischen dem aktorseitigen Kopplerraum 28 und dem düsennadelseitigen Kopplerraum 29 ist ein Steuerkolben 30 mit einem druckabhängigen Schaltventil 31 angeordnet, wobei das Schaltventil 31 eine hydraulische Verbindung zwischen beiden Räumen druckabhängig öffnet oder schließt. Der Steuerkolben 30 ist mittels einer Kolbenstange 32 mit dem aktorseitigen Kopplerkolben 23 verbunden. Auf das Schaltventil 31 wirkt ein mechanischer Mitnehmer 33 ein, der an der Kolbenstange 32 durch einen kegelförmigen Ansatz 34 ausgebildet ist. Der Steuerkolben 30 und das Schaltventil 31 werden von einer Steuerhülse 35 gebildet, die an einer Führung 36 der Kolbenstange 32 axial verschiebbar geführt ist. Die Steuerhülse 35 ist zusätzlich mit dem Außenumfang an einer weiteren Führungsbohrung 37 im Düsenkörper 12 hydraulisch dichtend geführt. Die Steuerhülse 35 ist mit einer weiteren Druckfeder 38, die sich am aktorseitigen Kopplerkolben 23 abstützt, vorgespannt, so dass die Steuerhülse 35 mit einer Dichtkante 39 am kegelförmigen Ansatz 34 aufliegt. Dadurch bildet die Steuerhülse 35 mit der auf dem kegelförmigen Ansatz 34 aufliegenden Dichtkante 39 das Schaltventil 31, das eine hydraulische Verbindung zwischen und dem aktorseitigen Kopplerraum 28 und dem düsennadelseitigen Kopplerraum 29 öffnet oder schließt. Dem düsennadelseitigen Kopplerraum 29 ist neben dem düsennadelseitige Kopplerkolben 21 mit der Fläche A2 auch die Steuerhülse 35 mit einer Steuerfläche A3 ausgesetzt. Die Steuerhülse 35 ist weiterhin mit einer weiteren Steuerfläche A4 dem aktorseitigen Kopplerraum 28 ausgesetzt.Between the actuator-side coupler space 28 and the nozzle needle side coupler space 29 is a control piston 30 with a pressure-dependent switching valve 31 arranged, wherein the switching valve 31 a hydraulic connection between the two spaces opens or closes depending on the pressure. The control piston 30 is by means of a piston rod 32 with the actuator-side coupler piston 23 connected. On the switching valve 31 acts a mechanical driver 33 one on the piston rod 32 through a cone-shaped approach 34 is trained. The control piston 30 and the switching valve 31 be from a control sleeve 35 formed, who participated in a guided tour 36 the piston rod 32 is guided axially displaceable. The control sleeve 35 is in addition to the outer circumference of another guide bore 37 in the nozzle body 12 hydraulically sealed. The control sleeve 35 is with another pressure spring 38 located on the actuator-side coupler piston 23 supports, biased, so that the control sleeve 35 with a sealing edge 39 at the cone-shaped approach 34 rests. This forms the control sleeve 35 with the on the cone-shaped approach 34 resting sealing edge 39 the switching valve 31 that provides a hydraulic connection between and the actuator-side coupler space 28 and the nozzle needle side coupler space 29 opens or closes. The nozzle needle-side coupler space 29 is next to the nozzle needle-side coupler piston 21 with the surface A2 also the control sleeve 35 exposed to a control surface A3. The control sleeve 35 is still with a further control surface A4 the actuator-side coupler space 28 exposed.

Die Einspritzung für die Einspritzdüse 15 wird mit einem ziehenden Piezo-Aktor 20 eingeleitet, d. h., die Düsennadel 13 des Kraftstoffinjektors ist geschlossen, wenn am Piezo-Aktor 20 eine Spannung anliegt. Der Einspritzvorgang wird eingeleitet, indem mit einem ziehenden Hub h1 in einer ersten Phase I des Piezo-Aktors 20 der aktorseitige Kopplerkolben 23 sich in der in 1 dargestellten Pfeilrichtung bewegt. Dabei greift der kegelförmige Ansatz 34 an der Steuerhülse 35 an und bewegt die Steuerhülse 35 mit der Fläche A3 mit einem Hub h2 zwischen dem Zeitpunkt t1 und t2 von der Fläche A2 des düsennadelseitigen Kopplerkolbens 21 weg. Die Steuerhülse 35 wirkt in dieser Phase als Steuerkolben 30, wobei die Düsennadel 13 mit dem Hub h3 dem Hub h2 der Steuerhülse 35 bzw. des Steuerkolbens 30 bis zum Zeitpunkt t2 folgt (2). Dadurch, dass der aktorseitige Kopplerraum 28 wesentlich größer ist als der düsennadelseitige Kopplerraum 29 verringert sich der Druck p2 im düsennadelseitigen Kopplerraum 29 schneller als im aktorseitigen Kopplerraum 28. Im aktorseitigen Kopplerraum 28, der zusätzlich über die Zulaufdrossel 41 mit dem Hochdruckraum 17 hydraulisch verbunden ist, fällt der Druck p1 langsamer ab als der Druck p2 im düsennadelseitigen Kopplerraum 29 (3). Zusätzlich entsteht dadurch eine weichere Übersetzung bezüglich des aktorseitigen Kopplerkolbens 23. Durch den Druckabfall im düsennadelseitigen Kopplerraum 29 bewirkt der auf die Druckschulter 18 wirkende Systemdruck im Düsennadeldruckraum 16 eine Öffnungskraft, die die Düsennadel 13 mit einem Hub h3 mit einem ersten Übersetzungsverhältnis bis zum Zeitpunkt t2 vom Düsenkörperdichtsitz 14 abhebt. Dadurch wird in der ersten Öffnungsphase der Kraftstoff mit einer ersten Einspritzrate in den Brennraum eingespritzt.Injection for the injector 15 comes with a pulling piezo actuator 20 initiated, ie, the nozzle needle 13 the fuel injector is closed when on the piezo actuator 20 a voltage is applied. The injection process is initiated by a pulling stroke h1 in a first phase I of the piezo actuator 20 the actuator-side coupler piston 23 yourself in the in 1 moved arrow shown. This is where the cone-shaped approach engages 34 on the control sleeve 35 and moves the control sleeve 35 with the area A3 with a stroke h2 between the time t1 and t2 from the area A2 of the nozzle needle-side coupler piston 21 path. The control sleeve 35 acts as a control piston in this phase 30 , with the nozzle needle 13 with the stroke h3 the stroke h2 of the control sleeve 35 or the control piston 30 until time t2 follows ( 2 ). Due to the fact that the actuator-side coupler space 28 is much larger than the nozzle needle side coupler space 29 the pressure p2 in the nozzle needle-side coupler space decreases 29 faster than in the actuator-side coupler space 28 , In the actuator-side coupler room 28 , in addition to the inlet throttle 41 with the high pressure room 17 hydraulically connected, the pressure p1 drops more slowly than the pressure p2 in the nozzle needle side coupler space 29 ( 3 ). In addition, this results in a softer translation with respect to the actuator-side coupler piston 23 , Due to the pressure drop in the nozzle needle side coupler space 29 causes the on the pressure shoulder 18 acting system pressure in the nozzle needle pressure chamber 16 an opening force to the nozzle needle 13 with a stroke h3 with a first gear ratio until time t2 from the nozzle body sealing seat 14 takes off. As a result, the fuel is injected into the combustion chamber at a first injection rate in the first opening phase.

Der Piezo-Aktor 20 und der aktorseitige Kopplerkolben 23 vollziehen den Hub h1 zwischen den Zeitpunkten t2 und t3. Der Druck p1 im aktorseitigen Kopplerraum 28 hat sich bis zum Zeitpunkt t2 weiter reduziert. Gleichzeitig steigt aber der Druck p2 im düsennadelseitigen Kopplerraum 29 bis zum Zeitpunkt t2 aufgrund der Druckunterwanderung an der Spitze der Düsennadel 13 und der dadurch entstehenden axialen Bewegung der Düsennadel 13 wieder an. Sobald der Druck p1 im aktorseitigen Kopplerraum 28 geringer ist als der Druck p2 im düsennadelseitigen Kopplerraum 29 hebt die Steuerhülse 35 mit der Dichtkante 39 vom Ansatz 34 ab, weil der Druck auf die Steuerfläche A3 größer ist als auf die Steuerfläche A4. Dadurch wirkt die Steuerhülse 35 als öffnendes Schaltventil 31, welches im geöffneten Zustand die beiden Kopplerräume 28 und 29 hydraulisch verbindet. Infolgedessen fällt auch der Druck p2 im düsennadelseitiergen Kopplerraum 29 auf das Niveau p1 im aktorseitigen Kopplerraum 28. In diesem Zustand bleibt die Steuerhülse 35 vom Ansatz 34 abgehoben. Aufgrund der unterschiedlichen Flächenverhältnisse der Fläche A1 am aktorseitigen Kopplerkolben 23 und der Fläche A2 am düsennadelseitigen Kopplerkolben 21 ist der Hub h3 zwischen t2 und t3 größer als der Hub h1 vom Zeitpunkt t2 bis zum Zeitpunkt t3, wodurch eine zweite Öffnungsphase mit einer größeren Übersetzung des Hubs des Piezo-Aktors 20 auf die Düsennadel 13 erfolgt. Die Düsennadel 13 hebt dadurch weiter vom Düsenkörperdichtsitz 14 ab und der Systemdruck unterwandert die gesamte Spitze der Düsennadel 13, sodass Kraftstoff mit einer zweiten Einspritzrate in der zweiten Öffnungsphase über die Einspritzdüsen 15 eingespritzt wird, die größer ist als die erste Einspritzrate in der ersten Öffnungsphase.The piezo actuator 20 and the actuator-side coupler piston 23 perform the stroke h1 between the times t2 and t3. The pressure p1 in the actuator-side coupler space 28 has further reduced until time t2. At the same time, however, the pressure p2 in the nozzle needle-side coupler space increases 29 until time t2 due to pressure infiltration at the tip of the nozzle needle 13 and the resulting axial movement of the nozzle needle 13 back to. As soon as the pressure p1 in the actuator-side coupler space 28 is less than the pressure p2 in the nozzle needle side coupler space 29 raises the control sleeve 35 with the sealing edge 39 from the approach 34 because the pressure on the control surface A3 is greater than on the control surface A4. As a result, the control sleeve acts 35 as opening switching valve 31 , which in the open state, the two coupler spaces 28 and 29 connects hydraulically. As a result, the pressure p2 also falls in the nozzle needle side coupler space 29 to the level p1 in the actuator-side coupler space 28 , In this state, the control sleeve remains 35 from the approach 34 lifted. Due to the different area ratios of the area A1 on the actuator-side coupler piston 23 and the area A2 on the nozzle needle side coupler piston 21 the stroke h3 between t2 and t3 is greater than the stroke h1 from the time t2 to the time t3, whereby a second opening phase with a larger translation of the stroke of the piezo actuator 20 on the nozzle needle 13 he follows. The nozzle needle 13 this raises further from the nozzle body sealing seat 14 and the system pressure infiltrates the entire tip of the nozzle needle 13 so that fuel at a second injection rate in the second opening phase via the injection nozzles 15 is injected, which is greater than the first injection rate in the first opening phase.

Die geöffnete Düsennadel 13 bleibt erhalten bis zum Zeitpunkt t4, bei dem der Piezo-Aktor 20 wieder mit einer Spannung beaufschlagt wird und den aktorseitigen Kopplerkolben 23 mit einem drückenden Hub h1 in der Phase II in Richtung des aktorseitigen Kopplerraums 28 bewegt. Dadurch wird die Steuerhülse 35 mit der Dichtkante 39 wieder auf den Ansatz 34 gedrückt, wobei die Steuerhülse 35 als Schaltventil 31 die hydraulische Verbindung zwischen aktorseitigen Kopplerraum 28 und düsennadelseitigen Kopplerraum 29 schließt. Der Druck p1 im aktorseitigen Kopplerraum 28 und der Druck p2 im düsennadelseitigen Kopplerraum 29 steigen wieder an, wodurch im düsennadelseitigen Kopplerraum 29 auf die Fläche A2 des düsennadelseitigen Kopplerkolbens 21 eine Schließkraft wirkt, die die Düsennadel 13 bis zum Zeitpunkt t5 wieder in den Düsenkörperdichtsitz 14 stellt. Dadurch werden die Einspritzdüsen 15 wieder vom Systemdruck des Düsennadeldruckraums 16 entkoppelt und der Einspritzvorgang ist beendet.The open nozzle needle 13 remains until the time t4 at which the piezo actuator 20 again with a voltage is applied and the actuator-side coupler piston 23 with a pushing stroke h1 in phase II in the direction of the actuator-side coupler space 28 emotional. This will cause the control sleeve 35 with the sealing edge 39 back to the approach 34 pressed, with the control sleeve 35 as a switching valve 31 the hydraulic connection between actuator-side coupler space 28 and nozzle needle side coupler space 29 closes. The pressure p1 in the actuator-side coupler space 28 and the pressure p2 in the nozzle needle side coupler space 29 rise again, whereby in the nozzle needle side coupler space 29 on the surface A2 of the nozzle needle side coupler piston 21 a closing force acts which the nozzle needle 13 until time t5 back into the nozzle body sealing seat 14 provides. This will cause the injectors 15 again from the system pressure of the nozzle needle pressure chamber 16 decoupled and the injection process is completed.

Claims

Fuel injector with a directly operable nozzle needle ( 12 ) fitted with a nozzle needle-side coupler piston ( 21 ) and connected to a nozzle body sealing seat ( 14 ), with an actuator ( 20 ) with an actuator-side coupler piston ( 23 ), as well as with an actuator-side coupler space ( 28 ) and a nozzle needle-side coupler space ( 29 ), wherein the actuator-side coupler piston ( 23 ) the actuator-side coupler space ( 28 ) and the nozzle needle side coupler piston ( 21 ) the nozzle needle side coupler space ( 29 ), and wherein the nozzle needle ( 13 ) in a first opening phase with a first translation and in a second opening phase with a second translation from the nozzle body sealing seat ( 14 ) is lifted and is thereby injected with pressurized fuel, characterized in that between the actuator-side coupler space ( 28 ) and the nozzle needle side coupler space ( 29 ) with a control piston ( 30 ) connected, pressure-dependent switching valve ( 31 ) is arranged, which depends on the stroke of the control piston ( 30 ) and thereby the second opening phase of the nozzle needle ( 13 ) with the second translation.

Fuel injector according to claim 1, characterized in that the pressure-dependent switching valve ( 30 ) of an axially displaceably guided control sleeve ( 35 ) is formed with a first control surface A3 the nozzle needle side coupler space ( 29 ) and with a second control surface A4 the actuator-side coupler space ( 28 ) is exposed.

Fuel injector according to claim 2, characterized in that the pressure-dependent switching valve ( 30 ) forming control sleeve ( 35 ) simultaneously the control piston ( 30 ) and that one with the actuator-side coupler piston ( 23 ) connected piston rod ( 32 ) is provided, on which the control sleeve ( 35 ) is axially displaceably guided, wherein the control piston ( 30 ) initiates the first opening phase with a first translation.

Fuel injector according to claim 3, characterized in that the control sleeve ( 35 ) with a sealing edge ( 39 ) on one with the piston rod ( 32 ) connect approach ( 34 ) acts.

Fuel injector according to claim 1, characterized characterized in that on the switching valve ( 31 ) with the actuator-side coupler piston ( 23 ) associated mechanical driver ( 33 ) acting on the switching valve ( 31 ) in the closed state in the direction of the stroke of the actuator-side coupler piston ( 23 ) pulls.

Fuel injector according to claim 5, characterized in that the mechanical driver ( 33 ) of one with a piston rod ( 32 approach ( 34 ) and that the approach ( 34 ) at a sealing edge ( 39 ) of the control sleeve ( 35 ) and the control sleeve ( 35 ) in the direction of the stroke of the actuator-side coupler piston ( 23 ) pulls.

Fuel injector according to claim 1, characterized in that the actuator-side coupler space ( 28 ) is larger than the nozzle needle-side coupler space ( 29 ) that the actuator-side coupler piston ( 23 ) with a surface A1 the actuator-side coupler space ( 28 ) and the nozzle needle-side coupler piston ( 21 ) with a surface A2 the nozzle needle-side coupler space ( 29 ), and that the area A1 of the actuator-side coupler piston ( 23 ) is greater than the area A2 of the nozzle needle-side coupler piston ( 21 ).

Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that on the actuator-side coupler piston ( 23 ) a sliding sleeve ( 24 ), which is a high pressure room ( 17 ) relative to the actuator-side coupler space ( 28 ) closes hydraulically sealing.

Fuel injector according to claim 8, characterized in that between high-pressure chamber ( 17 ) and the actuator-side coupler space ( 28 ) a hydraulic inlet throttle ( 41 ) is trained.