Stand
der Technikwas standing
of the technique
EP 0 995 901 A1 bezieht
sich auf einen Kraftstoffinjektor. Der Kraftstoffinjektor umfasst
einen Kraftstoffeinlass, über
welchen unter hohem Druck stehender Kraftstoff dem Kraftstoffinjektor
zuströmt. Ferner
ist am Kraftstoffinjektor ein Auslass vorgesehen sowie ein zwischen
dem Einlass und dem Auslass vorgesehenes Volumen. Innerhalb dieses
Volumens ist ein Piezoaktor eingelassen, der einen Steuerkolben
beaufschlagt, über
dessen Vertikalbewegung der Kraftstoffdruck innerhalb eines Steuerraums
beeinflusst wird. Der aus EP
0 995 901 A1 bekannte Kraftstoffinjektor ist relativ langbauend,
was nicht zuletzt der Ausbildung des Betätigungsorgans als Piezoaktor
in Gestalt eines Stapels von einer Vielzahl übereinander geschichteter Piezokristalle
geschuldet ist. EP 0 995 901 A1 refers to a fuel injector. The fuel injector includes a fuel inlet through which high pressure fuel flows to the fuel injector. Further, an outlet is provided on the fuel injector and a volume provided between the inlet and the outlet. Within this volume, a piezoelectric actuator is incorporated, which acts on a control piston, via the vertical movement of the fuel pressure is influenced within a control chamber. The out EP 0 995 901 A1 known fuel injector is relatively long-building, which is not least due to the formation of the actuator as a piezoelectric actuator in the form of a stack of a plurality of stacked piezocrystals.
DE 103 33 427 B3 bezieht
sich auf eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung
umfasst ein Einspritzventil, welches eine Ventilnadel zum Öffnen und
Schließen
von Einspritzöffnungen
aufweist. Dem Einspritzventil wird bei Betrieb unter hohem Druck
stehender Kraftstoff über eine
Leitung zugeführt.
Im Kraftstoffinjektor ist ferner ein Aktor vorgesehen sowie ein
hydraulischer Koppler, der zwei mit einem Kopplervolumen des Kopplers zusammenwirkende,
linear hintereinander angeordnete Kolben aufweist. Das Kopplervolumen
wird über Führungsspalte
der hintereinander liegend angeordneten Kolben befüllt, wozu
unter hohem Druck stehender Kraftstoff verwendet wird. An den dem
Aktor abgewandten Enden der Kolben befindet sich je ein Füllraum,
der mit der unter hohem Druck stehenden Kraftstoff führenden
Leitung verbunden ist. Ferner ist eine der beiden hintereinander
angeordneten Kolben mit einer Querschnittsfläche mit dem Aktor über eine Stange
verbunden, während
der andere der beiden hintereinander geführten Kolben eine Querschnittsfläche aufweist,
die über
eine Stange mit einer gegenüber
dieser Querschnittsfläche
kleiner ausgeführten
Querschnittsfläche
der Ventilnadel fest verbunden ist. Die beiden anderen Enden der
Kolben greifen in zugeordnete Übersetzerräume ein,
die miteinander über
einen Kanal in Verbindung stehen. DE 103 33 427 B3 refers to a fuel injector. The fuel injection device comprises an injection valve which has a valve needle for opening and closing injection openings. The fuel injector is supplied with high pressure fuel via a line during operation. In the fuel injector, an actuator is further provided as well as a hydraulic coupler having two cooperating with a coupler volume of the coupler, linearly arranged one behind the other piston. The coupler volume is filled via guide gaps of the pistons lying one behind the other, using fuel under high pressure. At the ends of the pistons facing away from the actuator, there is in each case a filling space, which is connected to the line carrying high-pressure fuel. Furthermore, one of the two pistons arranged one behind the other with a cross-sectional area is connected to the actuator via a rod, while the other of the two pistons guided behind one another has a cross-sectional area which is fixedly connected via a rod to a cross-sectional area of the valve needle which is smaller in cross-sectional area. The two other ends of the pistons engage in associated compartments, which communicate with each other via a channel.
Darstellung
der Erfindungpresentation
the invention
Durch
die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung wird
an einem Kraftstoffinjektor, der einen Höchstdruckübersetzer aufweist einerseits
eine direkte Nadelsteuerung realisiert und andererseits beim Öffnen des
Ventilglieds sichergestellt, dass ein im Vergleich zum herrschenden
Systemdruck, der in einem Hochdruckspeicher (Common Rail) anliegt, eine
Einspritzung mit einem erheblich über dem Systemdruck liegenden
Höchstdruckniveau
realisiert werden kann. Als Betätigungsorgan
wird der erfindungsgemäßen Lösung folgend
ein Piezoaktor eingesetzt, der relativ kurz baut im Vergleich zu
den eingangs skizzierten Lösungen
von Kraftstoffinjektoren, die aus dem Stand der Technik bekannt
sind.By
the proposed solution according to the invention
on a fuel injector having a maximum pressure booster on the one hand
implemented a direct needle control and on the other hand when opening the
Valve member ensures that one in comparison to the prevailing
System pressure, which is applied in a high-pressure accumulator (common rail), a
Injection with a significantly higher than the system pressure
Maximum pressure level
can be realized. As an actuator
is following the solution according to the invention
a piezoelectric actuator used that builds relatively short compared to
the outlined solutions
of fuel injectors known in the art
are.
Mit
ein und demselben Steuerventil, an dem optional eine druckstangenförmige Verlängerung ausgebildet
sein kann, ist eine Druckentlastung des das bevorzugt nadelförmig ausgebildete
Einspritzventilglied direkt ansteuernden ersten Steuerraums sowie
eine Druckentlastung des die Höchstdruckübersetzung
realisierenden Höchstdruckübersetzers möglich. Mit
der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung lässt sich über die
Realisierung an einer Druckstufe an einer Primärkolben-/Sekundärkolbeneinheit
ein dynamischer Kraftausgleich in Bezug auf das als Piezoaktor ausgebildete
Betätigungsorgan herbeiführen, so
dass die Druckbelastung des als Piezoaktor ausgebildeten Betätigungsorgans
innerhalb eines mit unter Systemdruck stehenden Kraftstoff beaufschlagten
Hohlraum begrenzt bleibt.With
one and the same control valve, optionally formed on the push rod-shaped extension
may be a pressure relief of the preferably needle-shaped
Injection valve member directly controlling the first control room as well
a pressure relief of the highest pressure transmission
realizing extreme pressure translator possible. With
the proposed solution according to the invention can be over the
Realization at a pressure stage on a primary piston / secondary piston unit
a dynamic force balance with respect to that designed as a piezoelectric actuator
Bring actuator, so
that the pressure load of the actuator formed as a piezoelectric actuator
within a fuel under system pressure
Cavity remains limited.
In
einer ersten Ausführungsvariante
beaufschlagt eine Stirnseite des am Steuerventilkörpers druckstangenförmig ausgebildeten
Ansatzes einen ersten Steuerraum diesseits einer Dämpferscheibe, die
eine Dämpferbohrung
zur Herstellung einer hydraulischen Verbindung zwischen dem genannten ersten
Steuerraum und einem jenseits der Dämpferscheibe ausgebildeten
zweiten Steuerraum zur Direktsteuerung des nadelförmig ausgebildeten
Einspritzventilglieds dient. In einer weiteren Ausführungsvariante
erfolgt die Direktansteuerung des bevorzugt nadelförmig ausgebildeten
Einspritzventilglieds von einem ersten Steuerraum aus, welcher durch
die eingangs erwähnte
Primärkolben-/Sekundärkolbeneinheit
beaufschlagt ist. Abhängig
von einer Durchmesserdifferenz zwischen dem Außendurchmesser des Primärkolbens
und dem Außendurchmesser
des Sekundärkolbens
sowie dem hydraulisch wirksamen Durchmesser des bevorzugt nadelförmig ausgebildeten
Einspritzventilglieds, lässt sich über die
Primärkolben-/Sekundärkolbeneinheit eine
Druckübersetzung
realisieren, die unabhängig von
der über
den Höchstdruckübersetzer
erfolgenden Übersetzung
des Systemdrucks auf ein erheblich über diesem liegendes Druckniveau
erzielt wird, mit welchem der Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt
wird.In
a first embodiment
acts on an end face of the pressure-bar-shaped on the control valve body
Approach a first control room on this side of a damper disc, the
a damper hole
for making a hydraulic connection between said first
Control room and one beyond the damper disc trained
second control room for direct control of the needle-shaped
Injection valve member is used. In a further embodiment
the direct control of the preferably needle-shaped
Injection valve member from a first control chamber, which through
the aforementioned
Primärkolben- / secondary piston unit
is charged. Dependent
from a difference in diameter between the outer diameter of the primary piston
and the outside diameter
of the secondary piston
and the hydraulically effective diameter of the preferably needle-shaped
Injection valve member, can be over the
Primary piston / secondary piston unit one
pressure ratio
realize that regardless of
the over
the highest pressure translator
successful translation
the system pressure to a much higher pressure level
is achieved, with which the fuel injected into the combustion chamber
becomes.
Der
erfindungsgemäß vorgeschlagene
Kraftstoffinjektor ermöglicht
eine direkte Nadelsteuerung, über
welche abhängig
von den Durchmesserdifferenzen von Primärkolben, Sekundärkolben
und Einspritzventilglied bereits im Zusammenhang mit der direkten
Nadelsteuerung eine Übersetzung
erreicht wird; unabhängig
von dieser im Rahmen der direkten Nadelsteuerung erreichten Übersetzung
kann durch die Höchstdruckübersetzung
das Druckniveau, mit welchem die Einspritzung durchgeführt auf
Drücke jenseits
von 2500 bar gesteigert werden. Dieses Höchstdruckniveau liegt jedoch
lediglich in den Bauteilen des Kraftstoffinjektors vor, die sich
stromab eines Kompressionsraums des Höchstdruckübersetzers im Injektor befinden.
Das bevorzugt als Piezoaktor ausgeführte Betätigungsorgan ist diesem Druckniveau
nicht ausgesetzt, sondern wird in dem den Einspritzöffnungen
abgewandten Bereich des Kraftstoffinjektors lediglich mit Systemdruck
beaufschlagt.The inventively proposed fuel injector allows a direct needle control over which a translation is achieved depending on the diameter differences of the primary piston, secondary piston and injection valve member already in connection with the direct needle control; regardless of this achieved in the context of the direct needle control translation can by the highest pressure ratio, the pressure level, with which the injection is carried out to pressures beyond 2500 bar. However, this maximum pressure level exists only in the components of the fuel injector which are located downstream of a compression space of the high-pressure intensifier in the injector. The preferably designed as a piezoelectric actuator is not exposed to this pressure level, but is acted upon in the region facing away from the injection openings of the fuel injector only with system pressure.
Zeichnungdrawing
Anhand
der Zeichnung wird der erfindungsgemäß vorgeschlagene Kraftstoffinjektor
nachstehend eingehender beschrieben.Based
the drawing is the inventively proposed fuel injector
described in more detail below.
Es
zeigt:It
shows:
1 eine
erste Ausführungsvariante
des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Kraftstoffinjektors mit Primärkolben-/Sekundärkolbeneinheit
und Höchstdruckübersetzer,
die gleichzeitig über
ein Steuerventil betätigt
werden, 1 A first embodiment variant of the inventively proposed fuel injector with primary piston / secondary piston unit and high pressure intensifier, which are actuated simultaneously via a control valve.
2 eine
Ausführungsvariante
des in 1 dargestellten Kraftstoffinjektors, bei dem eine Druckstufe
nicht am Steuerventilkörper,
sondern dieser vorgeschaltet an der Primärkolben-/Sekundärkolbeneinheit
ausgeführt
ist, 2 an embodiment of the in 1 illustrated fuel injector, in which a pressure stage is not executed on the control valve body, but this upstream of the primary piston / secondary piston unit,
3 eine
weitere Ausführungsvariante
des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Kraftstoffinjektors, bei der eine direkte Ansteuerung des Einspritzventilglieds über einen
Steuerraum erfolgt, der von einer Primärkolben-/Sekundärkolbeneinheit
beaufschlagt ist, 3 a further embodiment variant of the inventively proposed fuel injector, in which a direct control of the injection valve member via a control chamber, which is acted upon by a Primärkolben- / secondary piston unit,
4 eine
Ausführungsvariante
des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Kraftstoffinjektors mit einer direkten Ansteuerung des nadelförmig ausgebildeten
Einspritzventilglieds mit einer Druckstufe am Steuerventilkörper und 4 an embodiment of the inventively proposed fuel injector with a direct control of the needle-shaped injection valve member with a pressure stage on the control valve body and
5 eine
Ausführungsvariante
des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Kraftstoffinjektors mit einer mit Systemdruck beaufschlagten Primärkolben-/Sekundärkolbeneinheit. 5 an embodiment of the present invention proposed fuel injector with a system pressure applied to the primary piston / secondary piston unit.
Ausführungsvariantenvariants
Der
Darstellung gemäß 1 ist
eine erste Ausführungsvariante
des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Kraftstoffinjektors mit Primärkolben-/Sekundärkolbeneinheit
und Höchstdruckübersetzer
zu entnehmen, wobei das nadelförmig
ausgebildete Einspritzventilglied direkt gesteuert ist.The representation according to 1 is a first embodiment of the present invention proposed fuel injector with primary piston / secondary piston unit and maximum pressure translator to remove, the needle-shaped injection valve member is directly controlled.
Ein
in 1 im Schnitt dargestellter Kraftstoffinjektor 10 umfasst
einen Injektorkörper 12 und
einen Düsenkörper 14.
In den Injektorkörper 12 des Kraftstoffinjektors 10 mündet ein
Hochdruckzulauf 16, an dem unter Systemdruck stehender
Kraftstoff ansteht. Der Kraftstoff wird in einem in 1 nicht dargestellten
Hochdruckspeicherraum (Common Rail) eines Hochdruckspeichereinspritzsystems
erzeugt und über
eine am Hochdruckzulauf 16 am Injektorkörper 12 anschließbare Hochdruckzuleitung dem
Kraftstoffinjektor zugeleitet. Vom Hochdruckzulauf 16 strömt der unter
Systemdruck stehende Kraftstoff in einen Druckraum 18,
der im Inneren des Injektorkörpers 12 ausgebildet
ist. Innerhalb des Druckraums ist ein Betätigungsorgan angeordnet, welches bevorzugt
als Piezoaktor 20 ausgeführt ist. Der Aktor 20 umfasst
eine Anzahl von Piezokristallen, die in Form eines Stapels übereinander
liegend angeordnet sind. Es sind Anschlüsse 22 vorgesehen, über die der
Aktor 20 geladen und entladen werden kann. Der im Druckraum 18 aufgenommene
Aktor 20 ist über eine
Feder 24, die bevorzugt als Rohrfeder ausgebildet ist,
vorgespannt.An in 1 sectioned fuel injector 10 includes an injector body 12 and a nozzle body 14 , In the injector body 12 of the fuel injector 10 opens a high-pressure inlet 16 , at which there is fuel under system pressure. The fuel is in an in 1 not shown high-pressure storage space (common rail) of a high-pressure accumulator injection system and generates a high-pressure inlet 16 on the injector body 12 connectable high pressure supply line fed to the fuel injector. From the high pressure inlet 16 the fuel under system pressure flows into a pressure chamber 18 inside the injector body 12 is trained. Within the pressure chamber, an actuator is arranged, which preferably as a piezoelectric actuator 20 is executed. The actor 20 comprises a number of piezocrystals, which are arranged one above the other in the form of a stack. They are connections 22 provided over which the actor 20 loaded and unloaded. The one in the pressure room 18 recorded actor 20 is about a spring 24 , which is preferably designed as a tube spring biased.
Der
im Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Kraftstoffinjektors 10 gemäß 1 dargestellte
Aktor 20 wird nicht-invers betrieben. Dies bedeutet, dass
der Aktor 20 über
die Anschlüsse 22 im
geschlossenen Zustand des bevorzugt nadelförmig ausgebildeten Einspritzventilglieds 92 ungeladen,
d.h. stromlos ist. Erst zum Öffnen
des bevorzugt nadelförmig
ausgebildeten Einspritzventilglieds wird das als Piezoaktor ausgebildete
Betätigungsorgan
des Kraftstoffinjektors 10 geladen, d.h. bestromt.The fuel injector proposed in the embodiment of the invention 10 according to 1 illustrated actuator 20 is operated non-inversely. This means that the actor 20 over the connections 22 in the closed state of the preferred needle-shaped injection valve member 92 uncharged, ie is de-energized. Only to open the preferably needle-shaped injection valve member is formed as a piezoelectric actuator of the fuel injector 10 charged, ie energized.
Da
der Aktor 20 nicht-invers angesteuert wird, wird mittels
einer Übersetzung
die Wirkung des Aktors 20 in Bezug auf das nadelförmig ausgebildete Einspritzventilglied 92 umgekehrt.Because the actor 20 is driven non-inverse, by means of a translation, the effect of the actuator 20 with respect to the needle-shaped injection valve member 92 vice versa.
Unterhalb
des bevorzugt als Piezoaktor ausgebildeten Betätigungsorgans 20 befindet
sich ein Druckübersetzer 26.
Der Druckübersetzer 26 umfasst
einen Primärkolben 28 und
eine in diesem geführten
Sekundärkolben 30.
Zwischen dem Primärkolben 28 und
dem Sekundärkolben 30 ist
eine Kolbenfeder 32 angeordnet, welche den Primärkolben 28 gegen
den Sekundärkolben 30 vorspannt.
Am Sekundärkolben 30 ist
ein Steuerventilkörper 36 eines Steuerventils 34 ausgebildet.
Der Steuerventilkörper 36 ragt
in einen hydraulischen Raum 70, der im Injektorkörper 12 ausgebildet
ist, hinein. Am Umfang des Steuerventilkörpers 36 ist mindestens
ein Strömungskanal 38 in
Form eines Anschliffs ausgebildet, über welchen Kraftstoff in den
hydraulischen Raum 70 einströmen kann. Unterhalb eines am
Steuerventilkörper 36 ausgebildeten
Sitzes 40 verläuft
eine Leckölleitung 42, über welche
Steuermengen in den Niederdruckbereich des Kraftstoffinjektors 10 abgeleitet
werden.Below the actuator preferably designed as a piezoelectric actuator 20 there is a pressure intensifier 26 , The pressure intensifier 26 includes a primary piston 28 and a guided in this secondary piston 30 , Between the primary piston 28 and the secondary piston 30 is a piston spring 32 arranged, which is the primary piston 28 against the secondary piston 30 biases. At the secondary piston 30 is a control valve body 36 a control valve 34 educated. The control valve body 36 juts into a hydraulic room 70 in the injector body 12 is trained, into it. At the periphery of the control valve body 36 is at least one flow channel 38 formed in the form of a bevel over which fuel in the hydraulic space 70 can flow in. Below one on the control valve body 36 trained seat 40 runs a leak oil line 42 , about which control quantities in the low-pressure region of the fuel injector 10 be derived.
Unterhalb
des Sitzes 40 am Steuerventilkörper 36 erstreckt
sich ein druckstangenförmig
ausgebildetes Bauteil 44, dessen Stirnseite einen ersten Steuerraum 72 begrenzt.Below the seat 40 at the control valve body 36 extends a pressure rod-shaped component 44 whose front side has a first control room 72 limited.
Im
Injektorkörper 12 des
Kraftstoffinjektors 10 ist darüber hinaus ein Hochdruckübersetzer 46 angeordnet.
Der Hochdruckübersetzer 46 umfasst
einen Kolben 52, der eine erste Stirnseite 50 sowie eine
zweite Stirnseite 62 aufweist und von einem Durchgangskanal 48 durchzogen
ist. Der Hochdruckübersetzer 46 wird über einen
Hochdruckübersetzer-Steuerraum 54 gesteuert,
in dem eine Kolbenfeder 56 aufgenommen ist, die den Kolben 52 beaufschlagt.
Die Befüllung
des Hochdruckübersetzer-Steuerraums 54 erfolgt über eine
im Kolben 52 ausgebildete Zulaufdrossel 58, wobei
der Hochdruckübersetzer-Steuerraum 54 über einen
ersten Kanal 66 mit einem oberhalb des hydraulischen Raums 70 liegenden
Raum im Injektorkörper 12 hydraulisch
in Verbindung steht. Der im Kolben 52 ausgebildete Durchgangskanal 48 ist über ein
Befüllventil 60 abgesichert,
welches eine Strömungsverbindung
zwischen der ersten Stirnseite 50 und der zweiten Stirnseite 62 des
Kolbens 52 verschließt. Über das
Befüllventil 60 wird
ein unterhalb der zweiten Stirnseite 62 im Injektorkörper 12 ausgeführter Kompressionsraum 64 mit
Kraftstoff befüllt.
Bei der Betätigung
des Hochdruckübersetzers 46 durch
eine Druckentlastung des Hochdruckübersetzer-Steuerraums 54 verschließt das Befüllventil 60 den
Durchgangskanal 48, so dass im Kompressionsraum 64 Höchstdruck
aufgebaut werden kann.In the injector body 12 of the fuel injector 10 is also a high-pressure translator 46 arranged. The high-pressure translator 46 includes a piston 52 who has a first frontal 50 and a second end face 62 has and from a passageway 48 is traversed. The high-pressure translator 46 is via a high pressure translator control room 54 controlled, in which a piston spring 56 is included, which is the piston 52 applied. The filling of the high-pressure intensifier control chamber 54 via a piston 52 trained inlet throttle 58 wherein the high pressure translator control room 54 over a first channel 66 with one above the hydraulic space 70 lying space in the injector body 12 hydraulically communicating. The one in the piston 52 trained passageway 48 is via a filling valve 60 secured, which a flow connection between the first end face 50 and the second end face 62 of the piston 52 closes. About the filling valve 60 becomes one below the second end face 62 in the injector body 12 executed compression space 64 filled with fuel. When operating the high pressure intensifier 46 by a pressure relief of the high-pressure intensifier control chamber 54 closes the filling valve 60 the passageway 48 , so in the compression room 64 Maximum pressure can be built up.
Vom
Kompressionsraum 64 unterhalb der zweiten Stirnseite 62 des
Kolbens 52 erstreckt sich ein zweiter Kanal 68 zum
Düsenraum 108,
der im Düsenkörper 14 ausgebildet
ist. Der Düsenraum 108 des
Düsenkörpers 14 ist
durch eine Dämpferscheibe 78 vom
Injektorkörper
getrennt. Der Düsenkörper 14 und
der Injektorkörper 12 sind
mittels einer die Dämpferscheibe 78 umschließenden Düsenspannmutter 90 miteinander
befestigt. Oberhalb der Dämpferscheibe 78 befindet
sich im Injektorkörper 12 ein Hohlraum,
in den der zweite Kanal 68, der vom Kompressionsraum 64 abzweigt,
mündet.
Innerhalb dieses Hohlraums sind eine erste Steuerraumhülse 74, die
den ersten Steuerraum 72 begrenzt sowie ein die erste Steuerraumhülse 74 vorspannendes
Federelement 76 aufgenommen. Die Steuerraumhülse 74 ist an
eine obere Planseite der Dämpferscheibe 78 angestellt,
so dass der erste Steuerraum 72 durch die Stirnseite des
druckstangenförmigen
Ansatz 44 des Steuerventilkörpers 36, die erste
Steuerraumhülse 74 sowie
die obere Planseite der Dämpferscheibe 78 begrenzt
ist. In der Dämpferscheibe 78 ist
eine Dämpferbohrung 80 ausgebildet
sowie mindestens eine einen Kraftstoffdurchtritt zum Düsenraum 108 ermöglichende
Bohrung 82. Der erste Steuerraum 72 steht über die
Dämpferbohrung 80 mit
einem zweiten Steuerraum 84 hydraulisch in Verbindung.
Der zweite Steuerraum 84 wird durch eine an einem bevorzugt nadelförmig ausgebildeten
Einspritzventilglied 92 ausgebildete Stirnseite und eine
zweite Steuerraumhülse 86,
die über
ein weiteres Federelement 88 vorgespannt ist, begrenzt.
Die zweite Steuerraumhülse 86 sowie
das diese beaufschlagende weitere Federelement 88 sind
im Düsenraum 108 des
Düsenkörpers 14 angeordnet,
ebenso das bevorzugt nadelförmig
ausgebildete Einspritzventilglied 92. Unterhalb eines Bundes,
an dem sich das weitere Federelement 88 zur Vorspannung
der zweiten Steuerraumhülse 86 abstützt, befindet
sich am Umfang des bevorzugt nadelförmig ausgebildeten Einspritzventilglieds 92 mindestens
ein Anschliff 94, welcher eine Strömungsverbindung zwischen dem
Düsenraum 108 und
einem das Einspritzventilglied 92 am brennraumseitigen
Ende umschließenden
Ringspalt darstellt. Das Einspritzventilglied 92 umfasst
an seiner Spitze einen Sitz 96 und verschließt, wenn
das Einspritzventilglied 92 in den Sitz 96 gestellt
ist, mindestens eine Einspritzöffnung
am brennraumseitigen Ende des Düsenkörpers 14.From the compression room 64 below the second end face 62 of the piston 52 extends a second channel 68 to the nozzle room 108 in the nozzle body 14 is trained. The nozzle room 108 of the nozzle body 14 is through a damper disk 78 separated from the injector body. The nozzle body 14 and the injector body 12 are by means of a damper disc 78 enclosing nozzle retaining nut 90 fastened together. Above the damper disc 78 is located in the injector body 12 a cavity into which the second channel 68 , the compression room 64 branches off, flows. Within this cavity are a first control chamber sleeve 74 that the first control room 72 limited as well as a first control chamber sleeve 74 Preloading spring element 76 added. The control chamber sleeve 74 is at an upper plan side of the damper disc 78 hired, leaving the first control room 72 through the front of the push-rod-shaped approach 44 of the control valve body 36 , the first control chamber sleeve 74 and the top plan side of the damper disc 78 is limited. In the damper disc 78 is a damper hole 80 formed as well as at least one a fuel passage to the nozzle chamber 108 enabling drilling 82 , The first control room 72 stands over the damper bore 80 with a second control room 84 hydraulically connected. The second control room 84 is formed by a preferably needle-shaped injection valve member 92 trained end face and a second control chamber sleeve 86 that has another spring element 88 biased, limited. The second control chamber sleeve 86 as well as this acting on further spring element 88 are in the nozzle room 108 of the nozzle body 14 arranged, as well as the preferably needle-shaped injection valve member 92 , Below a covenant, on which the further spring element 88 for biasing the second control chamber sleeve 86 supported, is located on the circumference of the preferably needle-shaped injection valve member 92 at least one polished section 94 , which provides a flow connection between the nozzle space 108 and one the injection valve member 92 represents at the combustion chamber end enclosing annular gap. The injection valve member 92 includes a seat at its top 96 and closes when the injection valve member 92 in the seat 96 is set, at least one injection opening at the combustion chamber end of the nozzle body 14 ,
Während der
Durchmesser des Steuerventilkörpers 36 oberhalb
des mindestens einen Strömungskanals 38 mit
d1 bezeichnet ist, weist der Steuerventilkörper 36 unterhalb
des mindestens einen Strömungskanals 38,
in dem Bereich, in dem er vom hydraulischen Raum umschlossen ist,
einen reduzierten Durchmesser d2 auf. Der
Durchmesser d2 stellt auch den Durchmesser
dar, in dem eine Druckstufe 100 am Steuerventilkörper 36 oberhalb
des Sitzes 40 ausgeführt
ist. Hinsichtlich des Hochdruckübersetzers 46 ist
festzuhalten, dass der Durchmesser des Kolbens oberhalb des Hochdruckübersetzer-Steuerraums 54 mit
d3 bezeichnet ist und der Durchmesser des
Kolbens 52 unterhalb des Hochdruckübersetzer-Steuerraums 54 im Bereich der zweiten
Stirnseite 62 des Kolbens 52 mit d4 bezeichnet
ist. Die direkte Steuerung des bevorzugt nadelförmig ausgebildeten Einspritzventilglieds 92 realisiert demnach
eine Übersetzung,
die durch das Durchmesserverhältnis
d1/d2 gegeben ist,
während
der Hochdruckübersetzer 46 ein Übersetzungsverhältnis realisiert,
was durch das Durchmesserverhältnis d3/d4 gegeben ist.
Die Übersetzungsverhältnisse d1/d2 und d3/d4 entsprechen
im Wesentlichen einander.While the diameter of the control valve body 36 above the at least one flow channel 38 is denoted by d 1 , the control valve body 36 below the at least one flow channel 38 , in the area in which it is enclosed by the hydraulic space, a reduced diameter d 2 on. The diameter d 2 also represents the diameter in which a pressure stage 100 at the control valve body 36 above the seat 40 is executed. With regard to the high-pressure translator 46 It should be noted that the diameter of the piston above the high pressure intensifier control chamber 54 Denoted by d 3 and the diameter of the piston 52 below the high pressure translator control room 54 in the area of the second end face 62 of the piston 52 is denoted by d 4 . The direct control of the preferably needle-shaped injection valve member 92 realized therefore a translation, which is given by the diameter ratio d 1 / d 2 , while the high-pressure translator 46 realized a gear ratio, which is given by the diameter ratio d 3 / d 4 . The gear ratios d 1 / d 2 and d 3 / d 4 substantially correspond to each other.
Die
Funktionsweise des in 1 dargestellten Kraftstoffinjektors 10 stellt
sich wie folgt dar:
Der nicht-invers angesteuerte Aktor 20 wird
zum Öffnen
des Einspritzventilglieds 92, d.h. der Einleitung des Einspritzvorgangs über die
Anschlüsse 22 bestromt,
so dass eine Längenausdehnung
des den Aktor 20 bildenden Piezokristallstapels entsteht.
Aufgrund der Längenausdehnung
des Aktors 20 fährt der
Primärkolben 28 des
Druckübersetzers 26 in
einen hydraulischen Raum ein. In diesem steigt demzufolge der Druck,
so dass die Druckstufe 100 am Übergang zwischen dem Sekundärkolben 30 und dem
im Durchmesser d1 ausgebildeten Bereich
des Steuerventilkörpers 36 ein
Einfahren des Sekundärkolbens 30 entgegen
der Wirkung der Kolbenfeder 32 in einen vom Primärkolben 28 umschlossenen
Raum bewirkt. Dadurch fährt
der mit dem Sekundärkolben 30 verbundene
Steuerventilkörper 36 des
Steuerventils 34 aus seinem Sitz 40 im Injektorkörper auf.
Aufgrund des nun offen stehenden Sitzes 40 im Injektorkörper 12 stehen
der Hochdruckübersetzer-Steuerraum 54 über den
ersten Kanal 66, den mindestens einen Strömungskanal 38 und
den hydraulischen Raum 70 mit der Leckölleitung 42 in Verbindung,
wobei gleichzeitig der erste Steuerraum 72 zur Direktansteuerung
des bevorzugt nadelförmig
ausgebildeten Einspritzventilglieds 92 druckentlastet wird.
Das Öffnen
des Sitzes 40 bewirkt demnach gleichzeitig eine direkte
Ansteuerung des bevorzugt nadelförmig
ausgebildeten Einspritzventilglieds 92 durch Druckentlastung
des ersten Steuerraums 72 und eine erheblich über dem
Systemdruck liegende Druckerhöhung im
Kompressionsraum 64 bei Druckentlastung des Hochdruckübersetzer-Steuerraums 54 in
die Leckölleitung 42,
d.h. den Niederdruckbereich des Kraftstoffinjektors 10.
Durch diese Lösung
ist sichergestellt, dass zu dem Zeitpunkt, an dem das Einspritzventilglied 92 öffnet, unter
Höchstdruck
stehender Kraftstoff über
den Kompressionsraum 64 und dem zweiten Kanal 68 im
Düsenraum 108 ansteht.
Der Kraftstoff strömt über den
mindestens einen Anschliff 94 am Umfang des bevorzugt nadelförmig ausgebildeten
Einspritzventilglieds 92, den Ringspalt, den durch Öffnen des
Sitzes 96 freigegebenen Einspritzöffnungen 98 am brennraumseitigen
Ende des Düsenkörpers 14 zu.The functioning of the in 1 illustrated fuel injector 10 Is as follows:
The non-inverse controlled actuator 20 is to open the injection valve member 92 , ie the initiation of the injection process via the connections 22 energized so that a longitudinal extension of the actuator 20 forming piezocrystal stack arises. Due to the linear expansion of the actuator 20 drives the primary piston 28 of the pressure intensifier 26 into a hydraulic room. In this one rises According to the pressure, so the pressure level 100 at the transition between the secondary piston 30 and the portion of the control valve body formed in the diameter d 1 36 a retraction of the secondary piston 30 against the action of the piston spring 32 in one of the primary pistons 28 enclosed space causes. This drives with the secondary piston 30 connected control valve body 36 of the control valve 34 from his seat 40 in the injector body. Due to the now open seat 40 in the injector body 12 stand the high pressure intensifier control room 54 over the first channel 66 , the at least one flow channel 38 and the hydraulic room 70 with the leak oil line 42 in conjunction with, at the same time the first control room 72 for direct control of the preferably needle-shaped injection valve member 92 relieved of pressure. Opening the seat 40 thus simultaneously causes a direct control of the preferably needle-shaped injection valve member 92 by pressure relief of the first control room 72 and a pressure increase in the compression chamber which is considerably higher than the system pressure 64 at pressure relief of the high-pressure intensifier control room 54 in the drain line 42 ie the low pressure area of the fuel injector 10 , This solution ensures that at the time when the injection valve member 92 opens, under high pressure fuel over the compression space 64 and the second channel 68 in the nozzle room 108 pending. The fuel flows over the at least one polished section 94 on the circumference of the preferably needle-shaped injection valve member 92 , the annular gap, by opening the seat 96 released injection openings 98 at the combustion chamber end of the nozzle body 14 to.
Über die
ineinander geführten
Primärkolben und
Sekundärkolben 30 wird
eine Wirkungsrichtungsumkehr des nicht-invers gesteuerten Piezoaktors 20 erreicht,
in dem bei dessen Bestromung zwar der Primärkolben 28 abwärts bewegt
wird, jedoch durch diese Abwärtsbewegung
ein Aufziehen des Sekundärkolbens 30 bewirkt,
dessen Druckstufe 100 in einem Raum liegt, in dem bei Einfahren
des Primärkolbens 28 der
Druck ansteigt.About the merged primary pistons and secondary pistons 30 becomes a direction of action reversal of the non-inverse controlled piezoelectric actuator 20 achieved, in which when energized while the primary piston 28 is moved downward, however, by this downward movement, a mounting of the secondary piston 30 causes its pressure level 100 lies in a room in which when retracting the primary piston 28 the pressure rises.
Das
Schließen
des nadelförmig
ausgebildeten Einspritzventilglieds 92 erfolgt durch eine
Aufhebung der Bestromung des als Piezoaktor ausgebildeten Betätigungsorgans 20 des
Kraftstoffinjektors 10. Bei Aufhebung der Bestromung des
Aktors 20 nimmt dieser seine ursprüngliche Längenausdehnung an, so dass
der Primärkolben 28 des
Druckübersetzers 26 aus
dem Raum ausfährt,
in dem der Kolben 30 die Druckstufe 100 aufweist.
Aufgrund der Kolbenfeder 32 wird der Sekundärkolben 30 samt
dem daran ausgebildeten Steuerventilkörper 36 in seinen
Sitz 40 im hydraulischen Raum 70 gestellt. Dadurch
wird eine die Druckentlastung des Hochdruckübersetzer-Steuerraums 54 mit
der Leckölleitung 42,
d.h. zum Niederdruckbereich des Kraftstoffinjektors 10 aufgehoben,
so dass der Kolben 52 des Hochdruckübersetzers 46 durch
die Kolbenfeder 56 in seine Ruhelage gestellt wird. Da
bei diesem Vorgang der Kolben 52 mit seiner zweiten Stirnseite 62 aus
dem Kompressionsraum 64 auffährt, nimmt auch dort der Druck
ab und fällt
auf Systemdruckniveau zurück.
Mit dem Einfahren des Steuerventilkörpers 36 in den im
Injektorkörper 12 im
Bereich des hydraulischen Raums 70 ausgeführten Sitz 40 fährt auch
die Stirnseite des druckstangenförmig
ausgebildeten Ansatzes 44 in den ersten Steuerraum 72 ein
und erhöht
dort den Druck. Die Druckerhöhung
im ersten Steuerraum 72 wird über die in der Dämpferscheibe 78 ausgebildete Dämpferbohrung 80 in
dem zweiten Steuerraum 84 übertragen. Die Stirnseite des
bevorzugt nadelförmig ausgebildeten
Einspritzventilglieds 92 bewegt sich in Schließrichtung
des Einspritzventilglieds 92 und stellt dieses in seinen
Sitz 96, so dass die mindestens eine an diesem Körper 14 am
brennraumseitigen Ende ausgebildete Einspritzöffnung 98 verschlossen
wird.The closing of the needle-shaped injection valve member 92 takes place by a cancellation of the energization of the trained as a piezoelectric actuator 20 of the fuel injector 10 , When the current supply to the actuator is canceled 20 this assumes its original longitudinal extent, so that the primary piston 28 of the pressure intensifier 26 out of the room in which the piston 30 the pressure level 100 having. Due to the piston spring 32 becomes the secondary piston 30 including the control valve body formed thereon 36 in his seat 40 in the hydraulic room 70 posed. As a result, the pressure relief of the high-pressure intensifier control chamber 54 with the leak oil line 42 ie to the low pressure area of the fuel injector 10 lifted, leaving the piston 52 of the high pressure translator 46 through the piston spring 56 is placed in its rest position. Because in this process the piston 52 with its second front 62 from the compression room 64 The pressure also drops and drops back to the system pressure level. With the retraction of the control valve body 36 in the injector body 12 in the area of the hydraulic space 70 executed seat 40 also moves the front side of the pressure rod-shaped neck 44 in the first control room 72 and increases the pressure there. The pressure increase in the first control room 72 gets over in the damper disc 78 trained damper hole 80 in the second control room 84 transfer. The end face of the preferably needle-shaped injection valve member 92 moves in the closing direction of the injection valve member 92 and put this in his seat 96 so that the at least one on this body 14 at the combustion chamber end formed injection opening 98 is closed.
Die
Druckstufe 100 bewirkt in der 1 dargestellten
Ausführungsvariante
des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Kraftstoffinjektors 10, dass die auf den Aktor 20 wirkenden
Kräfte
dynamisch ausgeglichen sind.The pressure level 100 causes in the 1 illustrated embodiment of the present invention proposed fuel injector 10 that on the actuator 20 acting forces are dynamically balanced.
Der
Darstellung gemäß 2 ist
eine weitere Ausführungsvariante
des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Kraftstoffinjektors zu entnehmen.The representation according to 2 is a further embodiment of the inventively proposed fuel injector can be seen.
Der
Aufbau des Hochdruckübersetzers 46, des
Düsenkörpers 14 sowie
des ersten Steuerraums 72 und des zweiten Steuerraums 84 sind
analog zu den entsprechenden Komponenten gemäß der Darstellung in 1 beschaffen.The structure of the high pressure intensifier 46 , the nozzle body 14 and the first control room 72 and the second control room 84 are analogous to the corresponding components as shown in FIG 1 obtain.
Im
Unterschied zur in 1 dargestellten Ausführungsvariante
ist der Primärkolben 28 des Druckübersetzers 26 von
einer Querbohrung 102 durchzogen. Von der Querbohrung zweigt
ein Verbindungskanal 106 ab, der in einen im Primärkolben 28 ausgebildeten
Hohlraum mündet,
in dem die Kolbenfeder 32 aufgenommen ist. Die Kolbenfeder 32 beaufschlagt
den Sekundärkolben 30 des
Druckübersetzers 26.
Ferner verläuft
in der Ausführungsvariante
gemäß 2 zwischen
einem Druckraum unterhalb des Primärkolbens 28 und dem
hydraulischen Raum 70 im Injektorkörper 12 ein Überströmkanal 104,
der die beiden genannten hydraulischen Räume miteinander hydraulisch
verbindet.Unlike in 1 illustrated embodiment is the primary piston 28 of the pressure intensifier 26 from a transverse bore 102 traversed. From the transverse bore branches a connecting channel 106 off into one in the primary piston 28 formed cavity opens, in which the piston spring 32 is included. The piston spring 32 acts on the secondary piston 30 of the pressure intensifier 26 , Furthermore, in the embodiment according to 2 between a pressure space below the primary piston 28 and the hydraulic room 70 in the injector body 12 an overflow channel 104 which hydraulically connects the two said hydraulic spaces.
Im
Unterschied zur Darstellung gemäß 1 befindet
sich die Druckstufe 100 in der Ausführungsvariante gemäß 2 auf
der Aktorseite, so dass auch in dieser Ausführungsvariante der Aktor dynamisch
kraftausgeglichen bleibt und lediglich dem im Druckraum 18 über den
Hochdruckzulauf entstehenden Systemdruck ausgesetzt ist.In contrast to the representation according to 1 is the pressure level 100 in the embodiment according to 2 on the actuator side, so that even in this embodiment of the actuator dynamically balanced force and only in the pressure chamber 18 over the high pressure inlet arising system pressure is exposed.
Auch
gemäß der in 2 dargestellten
Ausführungsvariante
wird der Aktor 20 nicht-invers
angesteuert. Bei einer Bestromung des Aktors 20 über die Anschlüsse 22 dehnt
sich der Aktor 20 aus, was zu einer Abwärtsbewegung des Primärkolbens 28 führt. Der
Primärkolben 28 fährt mit
seiner Stirnseite in einen hydraulischen Raum ein, in welchem der
Sekundärkolben 30 des
Druckübersetzers 26 aufgenommen
ist. Aufgrund des Druckanstiegs in diesem hydraulischen Raum bei
Einfahren des Primärkolbens 28 bewegt
sich der Sekundärkolben 30 in Öffnungsrichtung
entgegen der Wirkung der Kolbenfeder 32 sowie des im Hohlraum
des Primärkolbens 28 über die
Kanäle 102 und 106 anstehenden
Systemdrucks. Beim Auffahren des Sekundärkolbens 30 verlässt der Steuerventilkörper 36 seinen
Sitz 40, so dass der erste Kanal 66 mit der Leckölleitung 42 zum
Niederdruckbereich des Kraftstoffinjektors 10 in Verbindung tritt.
Ferner wird beim Öffnen
des Sitzes 40 auch der Überströmkanal 104 den
in den hydraulischen Raum 70 mündet, mit der Leckölleitung 42 verbunden.Also according to the in 2 illustrated embodiment, the actuator 20 non-inverse driven. When energizing the actuator 20 over the connections 22 the actor stretches 20 resulting in a downward movement of the primary piston 28 leads. The primary piston 28 moves with its front side into a hydraulic space, in which the secondary piston 30 of the pressure intensifier 26 is included. Due to the pressure increase in this hydraulic space when retracting the primary piston 28 the secondary piston moves 30 in the opening direction against the action of the piston spring 32 as well as in the cavity of the primary piston 28 over the channels 102 and 106 pending system pressure. When driving up the secondary piston 30 leaves the control valve body 36 his seat 40 so the first channel 66 with the leak oil line 42 to the low pressure area of the fuel injector 10 contact. Further, when opening the seat 40 also the overflow channel 104 into the hydraulic room 70 opens, with the drain line 42 connected.
Auch
gemäß der in 2 dargestellten
Ausführungsvariante
des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Kraftstoffinjektors 10 wird beim Öffnen des Sitzes 40 der
Druck im ersten Steuerraum 72 abgesenkt, was eine direkte
Ansteuerung des Einspritzventilglieds 92 in Öffnungsrichtung
zur Folge hat, da über
die Dämpferbohrung 80 bei
Druckabsenkung im ersten Steuerraum 72 auch der das bevorzugt
nadelförmig
ausgebildete Einspritzventilglied 92 beaufschlagende zweite
Steuerraum 84 eine Druckentlastung erfährt, so dass das Einspritzventilglied 92 aus seinem
Sitz 96 bewegt wird und die am brennraumseitigen Ende des
Düsenkörpers 14 ausgeführten Einspritzöffnungen 98 freigibt.
Gleichzeitig wird beim Öffnen
des Sitzes 40 eine Druckentlastung des Hochdruckübersetzer-Steuerraums 54 herbeigeführt, so
dass der Druck im Kompressionsraum 64 des Hochdruckübersetzers 46 drastisch
ansteigt und dieses erheblich über
dem Systemdruck liegende Hochdruckniveau über dem zweiten Kanal 68 auch
in den Düsenraum 108 übertragen
wird, so dass beim Öffnen
der Einspritzöffnungen 98 bei
einer Auffahrbewegung des nadelförmig
ausgebildeten Einspritzventilglieds 92 dieses höchste Druckniveau
an den Einspritzöffnungen 98 ansteht
und ein Einspritzvorgang von Kraftstoff erfolgt.Also according to the in 2 illustrated embodiment of the present invention proposed fuel injector 10 will when opening the seat 40 the pressure in the first control room 72 lowered, which is a direct control of the injection valve member 92 in the opening direction has the consequence because of the damper bore 80 at pressure reduction in the first control room 72 also the preferred needle-shaped injection valve member 92 acting second control room 84 undergoes a pressure relief, so that the injection valve member 92 from his seat 96 is moved and the combustion chamber end of the nozzle body 14 engineered injection ports 98 releases. At the same time, when you open the seat 40 a pressure relief of the high-pressure intensifier control chamber 54 brought about, so that the pressure in the compression space 64 of the high pressure translator 46 increases dramatically and this high pressure level above the second channel, which is significantly higher than the system pressure 68 also in the nozzle room 108 is transferred, so that when opening the injection ports 98 at a Auffahrbewegung of the needle-shaped injection valve member 92 this highest pressure level at the injection openings 98 is present and an injection process of fuel takes place.
Wird
die Bestromung des Aktors 20 über die Anschlüsse 22 hingegen
aufgehoben, so nimmt der Aktor 20 seine ursprüngliche
Länge ein
und der Primärkolben 28 bewegt
sich in vertikaler Richtung nach oben. Bedingt durch die Wirkungsweise
der Primärkolben- /Sekundärkolbenanordnung 28, 30 des Druckübersetzers 26,
schließt
der Sekundärkolben 30 und
der Steuerventilkörper 36 fährt in seinen
Sitz. Dadurch ist die Druckentlastung des Hochdruckübersetzer-Steuerraums 54 in
die Leckölleitung 42 unterbrochen,
so dass der Kolben 52 durch die Kolbenfeder 56 wieder
in seine Ruhelage gestellt wird, was zu einer Druckabsenkung im
Kompressionsraum 64 führt.
Gleichzeitig steigt aufgrund der Einfahrbewegung der Stirnseite
des stangenförmigen
Ansatzes 44 am Steuerventilkörper 36 der Druck
im ersten Steuerraum 72 an. Druckanstieg im ersten Steuerraum 72 wird über die
Dämpferbohrung 80 in
den zweiten Steuerraum 84 übertragen, so dass das Einspritzventilglied 92 in
seinen brennraumseitigen Sitz 96 gestellt wird und die
am brennraumseitigen Ende des Düsenkörpers 14 ausgebildeten
Einspritzöffnungen 98 wieder
verschlossen werden.Is the current to the actuator 20 over the connections 22 on the other hand, the actor picks up 20 its original length and the primary piston 28 moves upwards in a vertical direction. Due to the operation of the primary piston / secondary piston assembly 28 . 30 of the pressure intensifier 26 , the secondary piston closes 30 and the control valve body 36 moves into its seat. This is the pressure relief of the high-pressure intensifier control room 54 in the drain line 42 interrupted, so that the piston 52 through the piston spring 56 is returned to its rest position, resulting in a pressure drop in the compression chamber 64 leads. At the same time increases due to the retraction of the front side of the rod-shaped projection 44 at the control valve body 36 the pressure in the first control room 72 at. Pressure increase in the first control room 72 is via the damper hole 80 in the second control room 84 transferred so that the injection valve member 92 in his combustion chamber side seat 96 is placed and at the combustion chamber end of the nozzle body 14 trained injection ports 98 be closed again.
Der
Darstellung gemäß 3 ist
eine kompaktbauende Ausführungsvariante
des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Kraftstoffinjektors zu entnehmen.The representation according to 3 is a compact constructive embodiment of the present invention proposed fuel injector refer.
Der
in 3 dargestellte Kraftstoffinjektor 10 umfasst
den Injektorkörper 12 und
den Düsenkörper 14.
Zwischen dem Düsenkörper 14 und
dem Injektorkörper 12 ist
jedoch keine gemäß den Ausführungsvarianten
in den 1 und 2 vorgesehene Dämpferscheibe 78 vorgesehen.
Der Aktor 20 wird nicht-invers betrieben und ist über die
Anschlüsse 22 bestrombar. Über den
Hochdruckzulauf 16 strömt
unter Systemdruck stehender Kraftstoff in den Druckraum 18 des
Injektorkörpers 12.
Das bevorzugt als Piezoaktor 20 ausgebildete Betätigungsorgan
wirkt unmittelbar auf den Primärkolben 28 des
Druckübersetzers 26 ein,
wobei im Hohlraum des Primärkolbens 28 die
den Sekundärkolben 30 beaufschlagende
Kolbenfeder 32 aufgenommen ist. Der unter Systemdruck stehende
Kraftstoff tritt aus dem Druckraum 18 über die Querbohrung 102 und
den Überströmkanal 104 in
diesen Hohlraum ein und beaufschlagt den Sekundärkolben 30, an welchem
in der Ausführungsvariante
gemäß 3 das
bevorzugt nadelförmig
ausgebildete Einspritzventilglied 92 ausgebildet ist. Der
Primärkolben 28 seinerseits
bildet den Steuerventilkörper 36 des
Steuerventils 34. Im Injektorkörper 12 ist der hydraulische
Raum 70 ausgebildet, der einen Schließsitz 40 für den Steuerventilkörper 36 bildet.
Oberhalb des Schließsitzes 40 zweigt
vom hydraulischen Raum 70 die Leckölleitung 42 ab, die
mit dem Niederdruckbereich des Kraftstoffinjektors 10 gemäß der Darstellung
in 3 hydraulisch verbunden ist.The in 3 illustrated fuel injector 10 includes the injector body 12 and the nozzle body 14 , Between the nozzle body 14 and the injector body 12 However, is not according to the embodiments in the 1 and 2 provided damper disc 78 intended. The actor 20 is operated non-inversely and is over the connections 22 supplied with current. About the high pressure inlet 16 Under system pressure, fuel flows into the pressure chamber 18 of the injector body 12 , This is preferred as a piezoelectric actuator 20 trained actuator acts directly on the primary piston 28 of the pressure intensifier 26 one, wherein in the cavity of the primary piston 28 the the secondary piston 30 acting piston spring 32 is included. The under system pressure fuel comes out of the pressure chamber 18 over the cross hole 102 and the overflow channel 104 in this cavity and acts on the secondary piston 30 in which in the embodiment according to 3 the preferred needle-shaped injection valve member 92 is trained. The primary piston 28 in turn, it forms the control valve body 36 of the control valve 34 , In the injector body 12 is the hydraulic room 70 formed, a closing seat 40 for the control valve body 36 forms. Above the closing seat 40 branches from the hydraulic room 70 the leak oil line 42 starting with the low pressure area of the fuel injector 10 as shown in 3 hydraulically connected.
Die
Stirnseite des Primärkolbens 28 ragt
in der Ausführungsvariante
gemäß 3 in
den ersten Steuerraum 72, der von einer mittels des Federelements 76 beaufschlagten
ersten Steuerraumhülse 74 und
der oberen Planseite des Düsenkörpers 14 begrenzt
ist. Im Düsenkörper 14 ist
der Düsenraum 108 ausgebildet,
der über
den zweiten Kanal 68 mit Kraftstoff aus dem Kompressionsraum 64 beaufschlagt ist.The face of the primary piston 28 protrudes in the embodiment according to 3 in the first control room 72 that of one by means of the spring element 76 acted upon first control chamber sleeve 74 and the upper plan side of the nozzle body 14 is limited. In the nozzle body 14 is the nozzle space 108 formed over the second channel 68 with fuel from the compression chamber 64 is charged.
Das
bevorzugt nadelförmig
ausgebildete Einspritzventilglied 92 arbeitet mit einem
mit dem am brennraumseitigen Ende des Düsenkörpers 14 ausgeführten Sitz 96 zusammen,
unterhalb dessen mindestens eine Einspritzöffnung 98 in den Brennraum der
Brennkraftmaschine mündet.The preferably needle-shaped injection valve member 92 works with the one at the combustion chamber end of the nozzle body 14 executed seat 96 together, below which at least one injection opening 98 opens into the combustion chamber of the internal combustion engine.
Analog
zu den Ausführungsvarianten
gemäß der 1 und 2 ist
der Hochdruckübersetzer 46 vorgesehen,
dessen erste Stirnseite 50 mit Systemdruckniveau beaufschlagt
ist, welches auf den Kolben 52 wirkt. Der Hochdruckübersetzer 46 ist
durch eine Druckentlastung des Hochdruckübersetzersteuerraums 54,
in dem die Kolbenfeder 56 angeordnet ist, betätigbar.
Durch den Kolben 52 erstreckt sich der Durchgangskanal 48,
der durch das Befüllventil 60 verschlossen
ist. Die Druckentlastung des Hochdruckübersetzer-Steuerraums 54 erfolgt
durch Öffnen
des Schließsitzes 40,
wodurch der hydraulische Raum 70 mit der Leckölleitung 42 in
den Niederdruckbereich des Kraftstoffinjektors 10 verbunden wird.Analogous to the embodiments according to the 1 and 2 is the high pressure translator 46 provided, the first end face 50 is subjected to system pressure level, which on the piston 52 acts. The high-pressure translator 46 is by a pressure relief of the high-pressure intensifier control room 54 in which the piston spring 56 is arranged, actuated. By the piston 52 the passageway extends 48 passing through the filling valve 60 is closed. The pressure relief of the high-pressure intensifier control chamber 54 done by opening the closing seat 40 , causing the hydraulic space 70 with the leak oil line 42 in the low pressure region of the fuel injector 10 is connected.
Die
Funktionsweise der in 3 dargestellten Ausführungsvariante
des Kraftstoffinjektors 10 stellt sich wie folgt dar: Wird
der nicht-invers angesteuerte Aktor 20 bestromt, fährt der
Primärkolben 28 aufgrund
der Längenausdehnung
des Aktors 20 in den ersten Steuerraum 72 ein.
Aufgrund des Druckanstiegs im ersten Steuerraum 72 bewegt
sich der Sekundärkolben 30 mit
daran ausgebildeten nadelförmigen
Einspritzventilglieds 93 in Öffnungsrichtung, so dass die
Spitze des Einspritzventilglieds 92 aus ihrem Sitz 96 ausfährt und
die Einspritzöffnungen 98 am
brennraumseitigen Ende des Düsenkörpers 14 freigibt.
Gleichzeitig mit der auf diese Weise erreichten direkten Steuerung
des nadelförmig
ausgebildeten Einspritzventilglieds 92 wird der Hochdruckübersetzerraum 54 über den
ersten Kanal 66 dem geöffneten
Schließsitz 40 und
den hydraulischen Raum 70 mit der Leckölleitung 42 verbunden,
so dass die durch Systemdruck beaufschlagte erste Stirnseite 50 des
Kolbens 52 eine Einfahrbewegung der zweiten Stirnseite 62 in
den Kompressionsraum 64 ausführt. Der im Kompressionsraum 64 herrschende
Druck wird dadurch erheblich über
Systemdruckniveau gesteigert, so dass das auf diese Weise erhöhte Druckniveau
im Düsenraum 108 im
Düsenkörper 14 ansteht.
Da die Einspritzöffnungen 98 am brennraumseitigen
Ende des Düsenkörpers 14 geöffnet stehen,
wird unter Höchstdruck
stehender Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt.The functioning of in 3 illustrated embodiment of the fuel injector 10 is the following: Is the non-inverse controlled actuator 20 energized, drives the primary piston 28 due to the linear expansion of the actuator 20 in the first control room 72 one. Due to the pressure increase in the first control room 72 the secondary piston moves 30 with needle-shaped injection valve member formed thereon 93 in the opening direction, so that the tip of the injection valve member 92 from her seat 96 extends and the injection ports 98 at the combustion chamber end of the nozzle body 14 releases. Simultaneously with the achieved in this way direct control of the needle-shaped injection valve member 92 becomes the high pressure translator room 54 over the first channel 66 the opened lock seat 40 and the hydraulic room 70 with the leak oil line 42 connected so that acted upon by system pressure first end face 50 of the piston 52 a retraction movement of the second end face 62 in the compression room 64 performs. The in the compression room 64 prevailing pressure is thereby increased significantly above system pressure level, so that in this way increased pressure level in the nozzle chamber 108 in the nozzle body 14 pending. Because the injection openings 98 at the combustion chamber end of the nozzle body 14 stand open, under high pressure fuel is injected into the combustion chamber of the internal combustion engine.
Der
Durchmesser des Primärkolbens
unterhalb des Schließsitzes 40 ist
mit d5 bezeichnet, während der Durchmesser des Einspritzventilglieds 92 mit
d6 bezeichnet ist und der Durchmesser des
mit diesem verbundenen Sekundärkolbens 30 mit
d7 bezeichnet ist.The diameter of the primary piston below the closing seat 40 is denoted by d 5 , while the diameter of the injection valve member 92 is denoted by d 6 and the diameter of the associated with this secondary piston 30 is denoted by d 7 .
Das
mit der direkten Steuerung des Einspritzventilglieds 92 erreichbare Übersetzungsverhältnis ist That with the direct control of the injection valve member 92 achievable gear ratio is
Der
Vollständigkeit
halber sei erwähnt,
dass der Kolben 52 des Hochdruckübersetzers 46 mit
einem Durchgangskanal 48 versehen ist, der mittels des
Befüllventils 60 verschlossen
ist. Das Befüllventil 60 verhindert
beim Kompressionsvorgang des Steuerkolbens 52 ein Entweichen
von Kraftstoff aus dem Kompressionsraum 64 und ermöglicht damit
die Erhöhung
des Druckniveaus im Kompressionsraum 64 über das
Systemdruckniveau.For completeness, it should be mentioned that the piston 52 of the high pressure translator 46 with a passageway 48 is provided by means of the filling valve 60 is closed. The filling valve 60 prevents during the compression process of the control piston 52 an escape of fuel from the compression chamber 64 and thus makes it possible to increase the pressure level in the compression chamber 64 over the system pressure level.
Wird
der Einspritzvorgang beendet, so wird die Bestromung des Aktors 20 aufgehoben,
so dass dieser wieder seine ursprüngliche Länge annimmt. Der Primärkolben 28 wird
aus dem ersten Steuerraum 72 zurückgezogen und der Schließsitz 40 durch den
Steuerventilkörper 36 verschlossen.
Durch die Druckabsenkung im ersten Steuerraum 72 und durch den
im Hohlraum des Primärkolbens 28 wirkenden Systemdruck
und die Wirkung der Kolbenfeder 32 wird der Sekundärkolben 30 samt
nadelförmig
ausgebildetem Einspritzventilglied 92 in den Sitz 96 gefahren,
so dass die mindestens eine in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine
mündende Einspritzöffnung 98 verschlossen
wird.If the injection process is terminated, then the energization of the actuator 20 lifted, so that this assumes its original length again. The primary piston 28 gets out of the first control room 72 withdrawn and the closing seat 40 through the control valve body 36 locked. Due to the pressure reduction in the first control room 72 and through the cavity of the primary piston 28 acting system pressure and the action of the piston spring 32 becomes the secondary piston 30 including needle-shaped injection valve member 92 in the seat 96 driven so that the at least one opening into the combustion chamber of the internal combustion engine injection port 98 is closed.
Der
Darstellung gemäß 4 ist
eine weitere Ausführungsvariante
des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Kraftstoffinjektors zu entnehmen, die mittels eines nicht-invers
bestromten Aktors betätigt
ist.The representation according to 4 is a further embodiment of the inventively proposed Kraftstoffinjektors refer to, which is actuated by means of a non-inverse energized actuator.
4 zeigt
den Kraftstoffinjektor gemäß der Darstellung
in 1, der bezüglich
des Hochdruckübersetzers 46,
des ersten Steuerraums 72, des zweiten Steuerraums 84 analog
zur Ausführungsvariante des
in 1 dargestellten Kraftstoffinjektors 10 aufgebaut
ist. 4 shows the fuel injector as shown in FIG 1 , concerning the high pressure translator 46 , the first control room 72 , the second control room 84 analogous to the embodiment of the in 1 illustrated fuel injector 10 is constructed.
Auch
gemäß der in 4 dargestellten
Ausführungsvariante
des Kraftstoffinjektors 10 befindet sich am Sekundärkolben 30 des
Druckübersetzers 26 der
Steuerventilkörper 36 des
Steuerventils 34. Aufgrund der Wirkungsrichtungsumkehr
des Aktors 20 durch die Primärkolben-/Sekundärkolbeneinheit 28, 30 des
Druckübersetzers 26 wird
bei Bestromung des Aktors 20 bei Abwärtsbewegung des Primärkolbens 28 infolge
der Längendehnung
des Aktors 20 der Sekundärkolben 30 aufgezogen
und der Steuerventilkörper 36 aus
seinem Sitz 40 im Injektorkörper 12 bewegt. Der
offen stehende Sitz 40 bewirkt eine Druckentlastung des
Hochdruckübersetzer-Steuerraums 54 des
Hochdruckübersetzers 46 über den ersten
Kanal 66, den hydraulischen Raum 70 mit der Leckölleitung 42 und
gleichzeitig eine Druckentlastung des ersten Steuerraums 72 zur
Direktbetätigung des
auch hier bevorzugt nadelförmig
ausgebildeten Einspritzventilglieds 92. Über das
aus seinem Sitz 96 bewegte Einspritzventilglied 92 wird
unter erhöhtem, über dem
Systemdruck liegenden Druckniveau stehender Kraftstoff vom Kompressionsraum 64 über den
zweiten Kanal 68 und die Bohrung 82 in den Düsenraum 108 einströmender Kraftstoff über den
mindestens einen Anschliff 94 im Umfang des nadelförmig ausgebildeten
Einspritzventilglieds 92 über die nunmehr offen stehende,
mindestens eine Einspritzöffnung 98 in
den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt.Also according to the in 4 illustrated embodiment of the fuel injector 10 located on the secondary piston 30 of the pressure intensifier 26 the control valve body 36 of the control valve 34 , Due to the direction of action reversal of the actuator 20 through the primary piston / secondary piston unit 28 . 30 of the pressure intensifier 26 is when the actuator is energized 20 during downward movement of the primary piston 28 due to the elongation of the actuator 20 the secondary piston 30 mounted and the control valve body 36 from his seat 40 in the injector body 12 emotional. The open seat 40 causes a pressure relief of the high pressure intensifier control chamber 54 of the high pressure translator 46 over the first channel 66 , the hydraulic room 70 with the leak oil line 42 and at the same time a pressure release tion of the first control room 72 for direct actuation of the injection needle member, which is also preferably needle-shaped here 92 , About that from his seat 96 moving injection valve member 92 becomes under increased, above the system pressure pressure level standing fuel from the compression chamber 64 over the second channel 68 and the hole 82 in the nozzle chamber 108 inflowing fuel over the at least one polished section 94 in the periphery of the needle-shaped injection valve member 92 via the now open, at least one injection opening 98 injected into the combustion chamber of the internal combustion engine.
Das
im Wege der direkten Ansteuerung betätigte, bevorzugt nadelförmig ausgebildete
Einspritzventilglied 92 wird mit einer Übersetzung betätigt, die sich
aus dem Durchmesserverhältnis
der von d8 zu d6 ergibt.
d8 bezeichnet den Durchmesser des stangenförmigen Ansatzes 44 am
Steuerventilkörper 36,
d6 den Durchmesser des bevorzugt nadelförmig ausgebildeten
Einspritzventilglieds 92. Die sich am Druckübersetzer 26 ergebende Übersetzung
ergibt sich aus demgemäß folgender
Beziehung: mit d5 Durchmesser
des Primärkolbens 28,
d7 Durchmesser des Sekundärkolbens 30,
d1 Durchmesser des Steuerventilkörpers 36 oberhalb
des Sitzes 40.The operated by way of direct control, preferably needle-shaped injection valve member 92 is operated with a translation resulting from the diameter ratio of d 8 to d 6 . d 8 denotes the diameter of the rod-shaped projection 44 at the control valve body 36 , d 6 the diameter of the preferably needle-shaped injection valve member 92 , At the pressure intensifier 26 The resulting translation results from the following relationship: with d 5 diameter of the primary piston 28 , d 7 diameter of the secondary piston 30 , d 1 diameter of the control valve body 36 above the seat 40 ,
5 zeigt
eine Ausführungsvariante
des Kraftstoffinjektors, welche im Wesentlichen der Ausführungsvariante
des Kraftstoffinjektors gemäß 2 entspricht. 5 shows an embodiment of the fuel injector, which essentially according to the embodiment of the fuel injector according to 2 equivalent.
Auch
gemäß dieser
Ausführungsvariante umfasst
der Kraftstoffinjektor 10 zwei, über eine Dämpferbohrung 82 in
einer Dämpferscheibe 78 hydraulisch
miteinander verbundene Steuerräume 72 bzw. 84.
Auch der Kraftstoffinjektor gemäß der Ausführungsvariante
in 5 umfasst einen Hochdruckübersetzer 46, über welchen
im Kompressionsraum 64 ein erheblich über dem am Hochdruckzulauf 16 anstehenden
Systemdruck liegendes Druckniveau für die Einspritzung erreicht
wird. Auch in dieser Ausführungsvariante
ist der Aktor 20 einerseits über die bevorzugt als Rohrfeder
ausgelegte Feder 24 vorgespannt und wird nicht-invers angesteuert. Über die Primärkolben-/Sekundärkolbeneinheit 28, 30 erfolgt bei
Bestromung des Aktors 20 und Betätigung des Primärkolbens 28 aufgrund
der Längenausdehnung des
Aktors 20 ein Aufziehen des Sekundärkolbens 30 und damit
eine Druckentlastung im ersten Steuerraum 72. Gleichzeitig
mit der Abwärtsbewegung
des Primärkolbens 28 wird
der an diesem ausgebildete Steuerventilkörper 46 aus dem Sitz 40 gefahren,
so dass der erste Kanal 66 den hydraulischen Raum 70 die
in diesen mündende
Leckölleitung 42 zum
Niederdruckbereich des Kraftstoffinjektors 10 und den Hochdruckübersetzer-Steuerraum 54 hydraulisch miteinander
verbindet und druckenlastet. Aufgrund der Druckentlastung des Hochdruckübersetzer-Steuerraums 54 wird
der im Kompressionsraum 64 enthaltene Kraftstoff verdichtet
und über
den zweiten Kanal 68 und mindestens eine Boh rung 82 in
der Dämpferscheibe 78 in
den Düsenraum 108 umgeleitet.
Da aufgrund der Druckentlastung des ersten Steuerraums 72 und
der korrespondierenden Druckentlastung des zweiten Steuerraums 84 das
Einspritzventilglied 92 aus dem Sitz 96 bewegt
ist, kann unter Höchstdruck
stehender Kraftstoff über
die nunmehr offen stehende, mindestens eine Einspritzöffnung 98 in
den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine eingespritzt werden.Also according to this embodiment, the fuel injector comprises 10 two, via a damper hole 82 in a damper disc 78 hydraulically interconnected control rooms 72 respectively. 84 , Also, the fuel injector according to the embodiment in 5 includes a high pressure intensifier 46 , above which in the compression room 64 a considerably higher than that at the high-pressure inlet 16 system pressure is reached for the injection. Also in this embodiment, the actuator 20 on the one hand via the preferably designed as a tube spring spring 24 biased and is driven non-inverse. About the primary piston / secondary piston unit 28 . 30 occurs when the actuator is energized 20 and actuation of the primary piston 28 due to the linear expansion of the actuator 20 a mounting of the secondary piston 30 and thus a pressure relief in the first control room 72 , Simultaneously with the downward movement of the primary piston 28 becomes the control valve body formed on this 46 from the seat 40 driven, so the first channel 66 the hydraulic room 70 the leak in this opening 42 to the low pressure area of the fuel injector 10 and the high pressure translator control room 54 Hydraulically interconnects and print load. Due to the pressure relief of the high-pressure intensifier control chamber 54 will be in the compression room 64 contained fuel compressed and via the second channel 68 and at least one bore 82 in the damper disc 78 in the nozzle chamber 108 diverted. Because of the pressure relief of the first control room 72 and the corresponding pressure relief of the second control chamber 84 the injection valve member 92 from the seat 96 is moved, can under high pressure fuel over the now open, at least one injection port 98 be injected into the combustion chamber of the internal combustion engine.
